為飢餓的人口提供食物，為送往屠宰場的動物提供飼料，為服裝提供纖維，甚至在某些情況下，為車輛提供燃料——這一切都來源於全球農業。因此，在世界溫帶地區，人類農業已經取代了 70% 的草原、50% 的熱帶草原和 45% 的溫帶森林。農業也是熱帶地區森林砍伐的主要原因，並且是溫室氣體排放的最大來源之一，這是對被稱為“第六次物種大滅絕”的物種持續摧殘的主要貢獻者，並且是不可再生地下水開採和水汙染的長期來源。
為了抑制農業對環境的影響並生產更健康的食品，一些農民轉向了所謂的有機技術。這種型別的耕作旨在透過避免使用合成肥料、化學殺蟲劑以及牲畜的激素或抗生素治療等措施，最大限度地減少對環境和人類健康的影響。但是，工業技術，特別是合成氮肥的使用，在上個世紀養活了不斷膨脹的人口。有機農業能否養活 90 億人口的世界？
為了澄清這場常常帶有情緒化的辯論，蒙特利爾麥吉爾大學和明尼蘇達大學的環境科學家對 66 項研究進行了分析，這些研究比較了傳統和有機方法在 34 種不同作物中的應用。“我們發現，總體而言，有機作物的產量大大低於傳統作物的產量，”麥吉爾大學的維雷娜·塞弗特解釋說，她是即將於 4 月 26 日在《自然》雜誌上發表的研究的主要作者。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）“但是，這種產量差異在不同的條件下會有所不同。例如，當農民採用最佳管理實踐時，有機系統表現相對更好。”
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特別是，在雨水灌溉的豆科作物（如苜蓿或豆類）和多年生作物（如果樹）中，有機農業的產量僅減少 5%。但是，當涉及到主要穀類作物（如玉米或小麥）和蔬菜（如西蘭花）時，傳統方法的產量高出 25% 以上。
透過有機方法進一步提高產量的主要限制似乎是氮——在生長季節，大量合成肥料比堆肥、糞肥或固氮覆蓋作物緩慢釋放氮肥更能滿足作物的高需求。當然，使用 1.71 億公噸合成氮肥的代價是在世界許多河流的入海口處出現死亡區。這些缺氧區是由富含氮的徑流促進藻類大量繁殖造成的，然後藻類死亡並在分解過程中吸走周圍水域中的所有氧氣。“為了解決[氮]限制問題並獲得高產，有機農民應該採用最佳管理實踐，提供更多的有機肥料或種植豆科植物或多年生作物，”塞弗特說。
事實上，更多的知識將是任何努力促進有機農業或其產量的關鍵。傳統農業需要了解如何管理農民所知的投入物——合成肥料、化學殺蟲劑等——以及透過全球定位系統精確佈局的田地。另一方面，有機農民必須學會管理旨在生產食物的整個生態系統——透過生物手段控制害蟲，利用動物的糞便為田地施肥，甚至在另一種作物中種植一種作物。“有機農業是一種知識密集型農業系統，”塞弗特指出。有機農民“需要創造肥沃的土壤，在作物需要營養的時候及時提供足夠的養分。害蟲管理也是如此。”
但最終的結果是更健康的土壤，這可能在努力使其在面對氣候變化時更具韌性並保護土壤方面至關重要。例如，有機土壤比採用傳統方法的農場更好地保持水分。“你（在灌溉中）使用更多的水，因為土壤沒有能力保持你使用的水，”石倉食品與農業中心主席弗雷德·基爾申曼在 4 月 12 日在華盛頓特區新美國基金會舉辦的“在地球升溫的情況下養活世界”活動中指出。
與此同時，不斷增長的人口需要更多的食物，這導致一些人提出進一步加強傳統方法，即對專門培育的作物施用肥料和殺蟲劑，從而實現第二次綠色革命或提高目前耕地上的產量。轉基因作物以耐受乾旱也可能發揮作用，以及開發多年生版本的年度主糧作物（如小麥）的努力，這可能有助於減少環境影響並改善土壤。“提高我們現有作物的耐鹽性、耐旱性或耐熱性可以稍微移動它們，但不會太多，”賓夕法尼亞州立大學的生物學家尼娜·費多羅夫在新美國活動上說。“這還不夠。”
而培育新的多年生主糧作物版本將需要將數千年的作物改良壓縮到幾年之內，這些改良產生了今天的高產小麥品種，例如育種家諾曼·博洛格及其同事在 1950 年代創造的矮稈小麥，同時將小麥的基本特性從一年生作物變為多年生作物。然後是利潤動機。“私營部門不太可能接受多年生作物品種這樣的想法，因為它們不需要持續購買種子，因此不能提供非常好的利潤來源，”塞弗特指出。
無論如何，世界每年透過農業已經生產 22 萬億卡路里的熱量，足以向地球上的每個人提供超過 3,000 卡路里的熱量。食物問題是分配和浪費問題——無論後者是收穫期間、儲存期間甚至購買後的食物腐敗。根據食品生產商協會的資料，僅在美國，每人每年就有 215 頓飯被浪費掉。
密歇根大學的生態學家凱瑟琳·巴德格利認為，“由於世界已經生產了足夠多的食物來充分養活每個人，因此除了產量之外，還有其他重要的考慮因素”，她還在 2006 年的一項研究 (pdf) 中比較了有機和傳統方法的產量，結果相似。這些考慮因素包括各種實踐對環境的影響以及農業從業人員的數量。目前，傳統農業依賴於廉價能源、廉價勞動力和其他不可持續的做法。“任何認為我們將在八千年到一萬年內使用 Roundup [除草劑] 的人都是愚蠢的，”羅代爾研究所農場主任、有機福音傳道者傑夫·莫耶在新美國基金會活動上爭辯道。
但是不太可能有一個簡單的解決方案。相反，最佳耕作方式將因作物和地點而異。然而，建立更健康的土壤將是所有地方的關鍵。“當前的傳統農業是對環境的主要威脅之一，並且退化了它所依賴的自然資源。因此，我們需要改變我們生產食物的方式，”塞弗特認為。“鑑於當前農業的岌岌可危的狀況，我們應該評估許多替代管理系統，包括傳統、有機、其他農業生態系統，甚至可能是混合系統，以確定改進我們生產食物方式的最佳選擇。”