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聖地亞哥——在未來50年裡，人類需要生產出相當於整個人類文明史上生產的食物總量。不斷增長的地球人口對此提出了要求。然而，可耕種的土地資源稀缺，水和化肥（由化石燃料製成）等其他資源也日益受限。
正如本週末在美國科學促進會的年度會議上描述的那樣，這就是世界農學家面臨的困境。幸運的是，聰明的科學家們並非束手無策。賓夕法尼亞州立大學的喬納森·林奇認為，我們目前的處境需要一場“第二次綠色革命”。他說，第一次發生在20世紀60年代。在發達國家廣泛使用化肥實際上降低了玉米等作物的產量——額外的營養物質使植物長得太高，以至於它們會直接倒下。解決方案包括開發矮稈玉米和水稻品種，這些品種可以（字面上地）承受額外的施肥。
他說，我們現在需要的是一個在貧瘠土壤中提高產量，而無需使用化肥的系統，因為化肥在世界許多地方仍然非常昂貴。這種需求非常迫切：非洲每年因貧瘠的土壤而損失95%的潛在玉米產量，超過700萬五歲以下兒童死於飢餓。
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他說，許多土壤的主要限制因素是磷含量低。確實存在的磷集中在土壤的表層。他描述了一個在拉丁美洲高地的專案，該專案透過培育普通豆類的品種，從土壤中提取更多的磷。普通豆類是超過10億人的重要食物來源，其根系結構在土壤下水平擴散。新的根系捕獲了更多的磷。它們還具有保護豆類種植的山區土壤免受侵蝕的額外好處。他目前正在將研究擴充套件到玉米，玉米的問題恰恰相反：它需要深根來捕獲沉入地下的氮。
此外，孟山都的首席技術官羅伯特·弗雷利在一次私人談話中告訴我，基因工程在幫助提高玉米和大豆產量方面的力量。他說，今年是人們首次可以獲得玉米和大豆完整基因組序列的一年，他說，這就像在黑暗的房間裡找鑰匙時打開了燈。“育種一直基於特徵，而不是基因，”他說，“但現代植物育種更像CSI。”雖然生物技術作物過去曾被用於創造抗殺蟲劑的作物，但下一代生物技術將嘗試直接提高產量。“我們正在研究一系列可以影響產量的基因，”他說，“這些基因可以調整光合作用的效率，或者可以用於提高耐旱性和耐熱性。”
他說，對於玉米，他預計未來20年的產量將比2000年的水平翻一番。10%的改進將來自農藝改進，例如配備GPS的拖拉機，可以在精細最佳化的位置播種。30%到40%將來自育種的進步。其餘一半將來自生物技術。所有這些產量增長都可以在減少水、化肥和農藥等投入量的三分之一的情況下實現。“農業的現狀就像20世紀60年代的計算機，”他說。“現在，你在基因組測序方面有了根本性的突破，可以新增到育種中。在生物技術方面，你已經瞭解了特定基因的模式和作用。然後你可以將它們整合在一起，在正確的時間將正確的種子種植在正確的田地上，並達到正確的種植密度。”