农业研究与发展:如何用最少的碳排放为每个人种植足够的食物

越来越多的绿色 对环境的好处公共农业研究与开发 执行概要 20世纪是美国农业发生巨大变化的时期。从农民刮 生活在土地之外，经营数千英亩的运营。来自牛仔和牛 驱车前往饲养场。从马拉犁到GPS引导的拖拉机。总之，美国农业变得更大，更以出口为导向，效率更高。 这些转变产生了丰富的食物，使大量人口能够 摆脱农业劳动的苦差事，并实现了支撑的经济增长 现代美国生活。并非所有人都能平等受益：许多中小农户 别无选择，只能出售他们的业务。然而，农业现代化的好处——不仅在经济上，而且在环境上——都是前所未有的。农业增长生产力降低了粮食价格;减少牛奶、鸡肉、牛肉等的碳足迹 其他产品;减少土地使用;并导致更有效地利用许多资源。 这个农业丰富的现代奇迹在很大程度上归功于一个多世纪的公共资金农业研究与发展(R&D)。 但经过多年的稳定增长，美国的公共农业研发资金正在减少。美国在公共农业研发资金方面不再领先世界。研发下降 投资有可能丧失农业进步的优势和好处 面对日益激烈的全球竞争和新的威胁，如气候变化、地缘政治 冲突和COVID-19大流行。增加联邦研发资金可以维持，如果不是增加的话，美国农民的竞争力，同时也是最大的机会之一 减少农业温室气体排放，减少土地使用，保持低粮价世界各地。 本报告首先简要介绍了美国农业转型的历史，然后描绘了美国公共农业研究机构和能力的大致情况。我们发现公众 自2000年以来，以实际美元计算，农业研发投资下降了三分之一，并且已经下降作为美国研发总投资的一部分。虽然私人农业研发有所增加，但它往往 更多地关注商业机会，而不是长期的、提高生产力的研究。 随后，我们描述了公共农业研发如何具有显着的气候和环境龙福利。随着20世纪农业产量的增加，需要的土地更少 生产相同数量的食品、纤维和其他农产品。例如，如果美国玉米从1961年到2020年，产量一直停滞不前，玉米种植者需要额外的到2020年，土地面积相当于法国的玉米产量。虽然产量增加 在此期间，部分原因是更多地使用化肥，燃料和其他能源密集型农场投入方面，关键农产品的碳足迹下降。 研发驱动的生产力增长可以继续产生巨大的环境效益。 前途。突破研究所委托进行的一项新分析预计，该分析将翻倍美国公共农业研发支出将使全球排放量减少2.13亿吨 每年二氧化碳当量，相当于目前美国农业的三分之一以上 排放。这种缓解措施每减少一吨排放的成本约为12美元，低于许多排放。其他气候政策，同时产生其他效益，如增加国内农业 生产和更低的价格。 鉴于这些好处，国会应该至少将农业研发资金增加一倍，从而加强成熟的机构，如农业研究局和国家研究所 食品和农业，以及扩大新的努力，如食品和农业基金会农业研究和农业高级研究与发展局。 这样做至少需要每年增加34亿美元的资金。这个额外的应特别将支持指向提高生产力和减少生产力的领域 农业的碳足迹，同时解决其他环境问题。这些研发优先事项包括畜牧业;基因工程;开发根深蒂固的作物封存更多的碳;改善肉类和奶制品替代品;创造低碳肥料产生的径流。 内容 执行概要2介绍5 历史5 农业生产率增长和研发支出放缓d8 今天的研究项目10 研发不仅仅是农业经济增长12 环境效益农业研发14 生产率增长限制了土地使用和温室气体排放14公共农业研发推动生产力增长16 案例研究:明天的鸡18案例研究:B73玉米19 缓解气候变化农业研发20 政策建议24 研究资金增加一倍24充分建立AgARDA25 增加对减缓气候变化优先事项的资助26 确认30 参考文献31 介绍 历史 技术已经成为美国农业生产的定义。拖拉机，传感器，GPS，能源施肥和其他投入，大规模联合收割机和转基因种子几乎是 在大多数美国农场给予。核心家庭照看小块土地的日子已经一去不复返了。 相反，我们正处于田间工厂的时代——美国农业的长期项目1。和研究机构。农业规模化、合理化和产业化的冲动 一个多世纪以来，文化在美国农业学家中一直很突出，产生了新的政治和生态结果以及前所未有的食物丰富。 美国农业，甚至在20世纪之前，就试图创造理性和技术解决它面临的问题。十九世纪的农业生产者寻求新的克服养分缺乏和土壤枯竭的技术、投入和做法，以及满足不断增长的人口的需要。2,3奴役人的解放 美国，劳动力成本迫使生产商一度转向技术解决问题通过残酷的强迫劳动解决，至少在前蓄奴州是这样。 美国农业部（USDA）于1862年成立，被称为人民农业部该部门由其创始执行官亚伯拉罕·林肯总统-将推动制度化在联邦机构下使农业生产合理化。大致从那时起，美国联邦政府一直积极参与开发关键知识、技术、 以及支撑美国农业生产力增长的做法和世界各地。 与美国农业部一起，美国的土地赠与和公立大学一直是关键机构。促进美国农业的发展和改善。由1862年的莫里尔法案创建， 随后通过多项立法法案、美国的土地赠与和公共法案进行了扩展大学旨在通过“农业 真正的和机械艺术。” 对于农业来说，赠地大学（LGU）也发挥了极其重要的作用。作为扩展场所的作用：正式的学术研究被翻译并传播到当地和区域农业生产者。推广计划也有助于扩大农民和 更广泛地由生产者主导的创新。毕竟，农民是著名的修补匠和创新者他们自己的权利。 今天，赠地和公共机构包括康奈尔大学等主要私立大学。纽约州的大学;加州大学等大型公立学校， 伯克利;历史上的黑人学院和大学，如特区大学 哥伦比亚;和部落学院，如北卡罗来纳大学彭布罗克分校。 在20世纪的过程中，美国农业接受了各种形式的技术进步。这导致了许多社会经济、环境和食品价格的结果。 1900年，美国41%的劳动力受雇于农业。 多样化，难以置信的劳动密集型。除了大量的人类工人，世纪之交的美国农场经济也使用了2160万只工作动物。 到1945年，美国农业占劳动力总数的比例下降了一半以上，降至16%。占总劳动力的比例;到本世纪末，农业就业率不到2%。 我们的工人。6 4农场是很小的, 5 生活在农场或农村地区的美国人越来越少 70% 农业占总人口 60% 农村人口的份额 50% 40% 30% 20% 10% 0% 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 1970 1980 1990 2000 源:迪米特里等,20世纪转换, 随着美国农业就业劳动力占美国总劳动力的比例下降，农业就业人数也随之下降农场的数量。7,8过多的小型多元化农场被数量较少但意义重大的农场所取代。不能更大更专业的农场。 随着农场数量的减少，农场规模扩大 7,000 500 6,000 400 5,000 4,000 300 3,000 200 2,000 100 1,000 数量的农场 平均农场规模 0 0 19001910192019301940195019601970198019902000 来源:迪米特里etal.,20世纪转换, 同期，农业机械化和化肥等优质化学投入 杀虫剂大大减少了对人类和动物的劳动力需求。1960年，工作动物的数量减少到只有三百万只，约占1900年的14% 总计，由470万台拖拉机取代。机械化、化9学创新和其他技术逻辑进步为农业生产创造了规模经济。更大，资本更丰富 农场每英亩的产量可以高得多，同时产生类似或有时更低的产量费用。10 自1948年以来，农业生产力和产量翻了一番多 3.0 2.5 输出 全要素生产率(TFP) 中间的输入 2.0 1.5 1.0 资本输入 土地投入 0.5 劳动投入 0.0 1948 1958 1968 1978 1988 1998 2008 2018 注意:所有数据均索引到1948年。这里的产出代表美国所有农业生产的总农业产出。全要素生产率是一个衡量总产出相对于所有生产投入的量。 数据来源:“美国的农业生产力”，美国农业部经济研究服务，2022年1月6日更新，https://www.ers.usda.gov/data-products/agricultural-productivity-in-the-u-s/。 农业生产率增长和研发支出放缓 20世纪见证了美国农业生产力的巨大增长。特别是在 二战后几十年，美国农业生产力激增，增长速度往往更快非农生产率。 虽然美国农业生产率的快速增长不能完全用长期来解释公众对农业研发（R&D）的支持，发挥了重要作用。 美国农业部和地方政府部门的创建提供了关键的基础设施、技术分散、以及促进农业大规模技术进步的创新网络。 在过去四十年中，农业生产率增长显著放缓。11 不幸的是，美国公共部门在农业研发方面的支出也是如此。12 1960年，美国在公共农业研发支出方面遥遥领先。占该领域全球公共资金的20%。13此后,美国 各国已经落后了。2015年，美国仅占全球的8.9%。 农业领域的公共研发支出，仅次于中国，为14.5%。14这是由于 自2002年以来，农业研发方面的公共支出下降了三分之一 注:公共农业研发支出包括美国农业部用于食品、农业和林业研究的联邦、州和非政府资金。 赠地大学和其他合作机构。支出是2019年使用美国国立卫生生物医学研究院根据通货膨胀调整的美元研发价格指数。1976年研发支出的激增是由于联邦财政年度的调整，其中1979年包括五 季度的支出。 来源:Nelson和Fuglie，“投资美国公共农业研究”。 美国公共农业研发支出增长率长期放缓和更高 其他国家的增长率，如中国，增加了对战略的公共投资，食品安全、和经济原因。 从2002年的峰值开始，经通货膨胀调整后的美国农业研发公共支出下降了约。2019年达到51.6亿美元的三分之一，与1970年代的支出水平相似。15在国家基金农业研发约占通胀调整后下降的一半。美国农业部和其他 非联邦研发投资也急剧下降，分别下降了22%和56%。 因为他们在2000年代初达到顶峰。16尽管如此，在2019年，美国农业部的校内和校外研发投资 ment负责公共农业研发总量的64%，而公共农业研发占45%。2002年，标志着来自州和其他联邦来源的投资相对放缓。17 876543210 1970 1980 1990 2000 2010 2020 食品和农业领域的私人研发支出远远超过了公共研发，尽管 两个部门有不同的动机，往往有不同的研究重点。自1950年以来，美国农业研发支出的公共份额从农业总支出的65.1%上升到65.1%。2017年，该国的研发支出将达到31.3%。18 即使与私人研发支出相结合，农业研发占公共和 从1950年到2015年，美国私人研发支出下降了约三分之一。19 今天的研究项目 美国农业部仍然是公共农业研发资金的主要管理者。资金总额分配给美国公共农业研发，包括美国农业部、其他联邦机构、州2019年，政府和非政府资助者为50.4亿美元，这是最近一年 的数量是可用的。20其中，美国农业部通过 国家粮食和农业研究所（NIFA），农业研究服务局（ARS），以及较小的农业研发机构和计划。21 除其他活动外，NIFA还资助大学，私营公司和其他公司的外部研究人员机构通过几个计划。其中最主要的是农业和食品研究 倡议（AFRI），在植物健康、动物等优先领域提供赠款 生产、生物能源和自然资源。NIFA还根据公式提供“能力补助金”国家和地区机构的基础，如国家土地农业实验站 授予根据1862年莫里尔法案建立的大学和历史上的农业学院通过1890年莫里尔法案建立的黑人学院和大学。22 另外两个NIFA计划是特种作物研究计划（SCRI）和有机作物农业研究和推广倡议。NIFA还为 可持续农业研究和教育计划以及其他较小的研究计划。 ARS是美国农业部首席科学内部研究机构，负责90多项研究 位置,覆盖660个研究项目。23其旗舰研究中心位于马里兰州贝尔茨维尔，是世界上最大的农业研究机构之一。24ARS历来 更广泛地为农业创新和研发做出了主要贡献。例如，技术 在伊利诺伊州皮奥里亚的ARS实验室发现了大规模生产青霉素的OGY，在1940年代早期。25 除了N