我们生产和消费食物的方式与地球不断变化的气候息息相关。
农业是温室气体(GHG)排放的主要来源，而温室气体是气候变化的主要驱动因素。科学家现在预测——这已经被证明是正确的——典型的天气模式将会有极端的变化，比如降雨和温度。同样，气候变化对我们当前的粮食系统造成了诸多威胁，增加了农民的风险和不确定性。将我们的粮食生产系统转向更可持续的做法，将有助于减少农业在气候变化中的作用，也有助于使该行业更有弹性和更能适应不断变化的环境。
所有沿着食品生产和分销链，有不同程度的温室气体排放的活动和产品。这些排放称为“碳足迹，碳足迹越大，对气候变化的贡献越大。”（如今，术语“碳足迹”术语用作所有气候变化导致温室气体的金属短语，而不仅仅是二氧化碳或其他碳衍生物。）1例如，在生态良好的农业原则下种植的一些蔬菜可能有非常低的碳足迹，而在工厂农场条件下饲养的动物，有巨大的裸露动物废物泻湖，则可能有很高的碳足迹。2
农业活动，如粪便治疗，使用农用设备和合成肥料的应用，也有碳足迹。在美国，农业占GHG排放量的九个。温室气体，用二氧化碳（CO2）作为最突出的，提高行星吸收和保留热量的能力，从而有助于气候变化。参与农业的其他GHG包括：甲烷（CH4.），由牲畜生产;氧化二氮（n2O)，通常与施用合成肥料有关;以及由燃烧化石燃料和草原损失/森林砍伐产生的二氧化碳。3.4.
并非所有的食物都以同样的方式生产:一些食物使用更多的土地、肥料(合成或有机)和能源，因此更有可能导致气候变化——更大的碳足迹。
2017年自然资源国防委员会（NRDC）报告研究了197种食物，并分析了他们的全部生命周期，以近似每种食物的气候变暖潜力。5.该报告发现，碳足迹最高的食物是传统牛肉。当产生一磅常规的饲料牛肉时，发射了26磅二氧化碳等效物。（术语“二氧化碳当量”或CO2-eq用于将氧化亚氮、二氧化碳和甲烷等多种温室气体的不同效力“标准化”为标准单位。阅读更多关于这个测量的信息在这里来自耶鲁气候联系公司。)
工业肉类和乳制品的生产需要大量的动物饲料，而这些饲料是用合成肥料生产的。合成肥料的生产对总体一氧化碳排放有贡献2排放，而使用它们有助于一氧化二氮的排放(N2o），另一种有效的温室气体（参见下面的传统作物生产）。6.7.当物体在其肠道中的饲料中分解饲料时（在称为肠道发酵的过程中）时，吃咀嚼其CUD的动物（称为反刍动物）也会发出大量甲烷。甲烷也是由限制动物饲养作业(CAFOs)，它在粪池和粪坑中厌氧处理粪肥(无氧)。8.作为一种温室气体，甲烷的威力是二氧化碳的25倍。9.
在全球范围内，牲畜排放的温室气体占人类活动排放的14.5%。10.然而，存在更好的养牛肉的方法。更可持续畜牧业和福利实践可以使用粪肥作为肥料 - 而不是合成肥料 - 帮助土地捕获并保持碳。旋转牧场饲养的动物和作物还可以帮助“隔离”碳，改善土壤，有助于防止水污染。
在牧场上筹集牛的农民可以使用领域，牲畜和废物管理计划，减少与奶牛粪便相关的排放。11.食物气候研究网络报道了几项研究，这些研究调查了放牧奶牛在土壤中吸收碳的潜力。12.本集团发现，放牧管理中的封存潜力可以抵消“从放牧反刍动物部门的年度平均排放量的20％到60％。”另一个最近的报告还表明，良好的牛肉可以隔离在农场上产生的大量比例的碳，甚至表明可能是可能的负碳效益。13.由于牧场上的畜群管理规模较小，粪便可以直接堆肥到土壤中，成为健康牧场的肥料，同时释放的甲烷也较少。14.
有效地减少牲畜对温室气体的贡献是一项重要的努力，但这只是更可持续地生产牛肉的原因之一。
26磅
在生产一磅养牛场的牛肉时，会排放大量的二氧化碳
厌氧粪便消化器有时被提倡作为一种手段，通过限制动物饲养操作(CAFOs)可以以一种更环保和气候友好的方式处理它们的动物粪便。消化器利用微生物、热量、水和搅拌的组合来处理废物，产生可用于能源的甲烷、可用于肥料的液体肥料和可用于堆肥和牛床的固体肥料。
尽管联邦和州财政投资的新技术，有越来越多的怀疑消化器。一个2016食物和水观察组织的报告详细说明了消化系统没有履行其清洁垃圾和减少温室气体的承诺，而是作为对CAFO行业的补贴，进一步巩固了食品生产的限制模式。15.根据食品和水表，消化器不会捕获它们生产的所有甲烷，并在燃烧的甲烷中，产生温室气体二氧化碳和氧化亚氮。16.
合成氮（N）肥料由化石燃料（如煤和天然气）制成，并在常规作物生产中广泛使用。在全球范围内，使用合成肥料的使用促使农业温室气体排放量的约13％。17.
虽然氮肥肥料在全球范围内提高产量，但最近的研究表明，与其他肥料的使用速率相比，氮基肥在过去50岁上增加了氮素肥料的使用增加了氧化二氮氧化物排放率。18.这意味着大气中一氧化二氮的大量增加——一种比CO强300倍的温室气体2。
如上所述，作物或动物生产的常规土地利用管理实践可以充当碳源，而更具可持续性的实践可以作为碳汇 - 吸收并从大气中储存二氧化碳。
一个名为“耕种”的农业实践，转身和破坏土壤，可以暴露在土壤中锁定的碳，可以促进侵蚀。这意味着低于或禁止农业是一个更可持续的选择。其中一个较大的碳源是耕地的扩展，即砍伐森林和根除草原，用于种植常规动物饲料和创造牧草的土地。这意味着全球三分之二的可用农业用地现已用于动物生产，包括用于饲养作物的牧草和其他土地的边缘土地。一些激励措施，如崛起的作物价格，可能会使陆地放出保护对农民的吸引力，反过来消除了碳汇。19.
随着农场和牧场的扩大，对砍伐森林山的担忧。据估计，农业负责75％的全球森林砍伐。20.例如，当许多树木清晰切割时，这种损失改变了特定气候中的水循环：这可能导致局部气候变化。同样，当森林被烧毁农业目的时，燃烧的树木将它们的螯合碳释放到大气中，增加温室气体排放：这可能导致当地和全球气候变化。
人们日益关注的不仅是气候变化，还有生物多样性的丧失。砍伐森林与特定生态系统中的物种消失是密切相关的。总的来说，生物多样性的丧失会造成生态系统的破坏，而生态系统的破坏又会产生一系列广泛的负面影响，包括土壤、水和空气的退化。21.生物多样性的丧失还会导致生态系统应对极端天气事件和气候变化的其他影响的能力下降。根据《国家气候评估》，生物多样性直接受到气候变化的影响，从生物事件的时间安排(如植物生长模式)，到某些物种范围的变化，包括它们的灭绝。22.
如果管理得当，农场可以利用“碳汇”的做法，将二氧化碳从大气中吸收，并将其封存在农场的土壤中，有助于应对气候变化。23.24.碳农业的主要方法包括:使用播种机，避免对土壤进行耕作，使在不破坏表层土壤的情况下播种成为可能;用有机覆盖物覆盖土壤，防止碳流失;堆肥;在田间轮流饲养牲畜;种植覆盖作物。在这些土地上轮流饲养牲畜，就像放牧牛一样，利用牲畜的粪便作为肥料来改善土壤条件。
如果气候变化不受控制地发生，农业部门将受到不成比例的影响——我们已经看到了这种情况的发生。25.一般来说，气候变化导致极端的温度，极端和不可思议的天气事件和极端的降水或干旱。该国的一些部分正在变得潮湿或烘干机，正在经历更多的热浪，并且正在遭受长期的干旱。由于发展农业实践以与当地或区域气候互动，因此变化的气候是对生长季节和动物健康的负面影响。如果条件变得过于极端，一些目前有效的农业领域可能需要重新安置或适应新的条件。26.
气温上升和降水模式的变化肯定会降低某些地区的作物产量，并助长杂草的滋生。极端潮湿或异常少雨的时期现在在美国的一些地区越来越频繁地发生。27.极端降水会导致土壤侵蚀，并可能影响农民用现有的农田排水方法控制水系的能力。干旱可能在其他地区更为普遍。许多害虫在温暖的气候中茁壮成长，这可能对作物构成额外的威胁，在传统作物生产中，将需要使用更多的农药。28.29.最后，不断上升的大气二氧化碳2水平也可能影响作物的营养质量，降低蛋白质含量。30.
牲畜和鸡容易受到温度变化的影响:高温尤其会影响动物的健康，也会影响肉质，因为过热会给动物的免疫系统带来压力。由于极端温度，牛奶、鸡蛋和其他动物产品的产量也会下降。31
在较高的温度下，害虫、入侵物种和疾病可能会激增，并影响畜牧业。牧场也会改变，改变用于放牧的肥沃土地。极端天气事件，如干旱或洪水，可能通过破坏食物和水供应、降低代谢率和生殖压力而降低牲畜生产力。32
为了应对气候变化的预期影响，农业系统需要变得更有弹性，能够应对某些天气事件、自然灾害或日益稀缺的资源(如水)。可以在农业系统中建立适应性:通过分散作物和牲畜生产以及扩大地方和区域粮食系统以避免系统性风险，农业系统可以变得更具活力和可持续性。
由于需要，已经可以实现短期适配技术。农民可以改变现场运营的时间，以适应任何早期或晚期变化。它们还可以将作物的类型转移到植物品种，在新的局部气候条件下具有更高的产量。通过改变灌溉或耕作措施，农民可以调整到或多或少降水，帮助防止土壤径流。长期弹性必须适应稀缺资源，主要是土地和水。
现代农业及其使用机器，如拖拉机，结合和卡车，取决于化石燃料的燃烧，这有助于温室气体排放。通过用主要来自化石燃料（天然气）的氢气从大气中固定氮气来产生合成肥料，以产生氨以增强作物生长。33施用氮肥后，细菌可以分解氮肥产生一氧化二氮，一种温室气体。食品系统也依赖化石燃料来运输、保存食品(冷藏、冷冻、罐装)和工业畜牧业系统，对封闭动物设施进行加热、冷却和通风，并生产动物饲料。
一些农民正在寻找减少化石燃料消耗和更有效地使用能源的方法，甚至在他们的土地上生产可再生能源。34值得注意的是，替代能源项目，如这里描述的项目，通常是大的资本投资，投资回报需要很长一段时间，因此可能不是小型农业经营的最具吸引力的选择。
农场很适合利用太阳能来减少对化石燃料的依赖。太阳能电力系统可以帮助农民为他们的房屋、谷仓、其他建筑和电动机供电。偏远的太阳能电力系统——那些没有连接到电网的系统——可以使用电池来储存能量，在延长现有电力线路不经济的情况下可以发挥作用。太阳能可以通过多种方式加以利用:太阳能可以加热水，用于清洁或热水系统;建筑可以设计成收集太阳能用于干燥谷物和其他作物;温室可以设计成最大限度地暴露在阳光下，以减少用天然气或石油加热建筑的需要。35
一般来说，农民有三种选择风电对农场的益处。首先，农民可以使用风力涡轮机在农场上发电以用于家庭或操作。其次，农民可以与风开发商合作，提供土地并将租赁付款作为另一个收入。最后，农民可以开发自己的风电场并将电力销售到市场上。36
总之，太阳能和风能一起为农民减少碳足迹提供了几种选择，同时潜在地增加了经济效益，以产生收入或节省能源账单。这些替代能源技术还为农民提供了推销其产品的营销策略，以及为农场访客提供了潜在的教育机会。
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