为了应对日益严重的干旱、极端温度和其他与气候相关的自然灾害，农业部（USDA）建立了几项资金计划，以支持能够导致更具韧性的食品生态系统和以科学为依据的措施，以减少美国农业的碳足迹的方法。

这些资金来源于广泛的资助计划，如USDA的气候智能商品伙伴关系及其可持续农业系统计划，以及国家食品和农业研究所（NIFA）的1890年土地拨款机构计划，这些计划专门用于支持美国历史黑人大学（HBCUs）研究人员的工作。

在2021年至2024年间，NIFA为1890年土地拨款大学合作伙伴在其气候变化科学程序下的项目提供了至少2100万美元的资金支持。当考虑到与HBCUs合作的小型多大学资助所获得的资金时，资金支持将进一步增加。

“在1890年土地拨款大学培养下一代学者，引领向更气候韧性食品系统的过渡，是NIFA工作的一个令人兴奋的重点，”NIFA气候变化国家科学联络人梅根·奥罗克说。

碳捕获

去年夏天，中央州立大学（位于俄亥俄州的HBCU）土壤科学和农艺学研究副教授萨克提·库马兰开始了一个为期五年、资助金额为1000万美元的USDA项目，旨在确定特定的气候智能农业技术——包括覆盖作物和轮牧的使用——是否能帮助提高土壤健康，并促进基于土壤的碳封存。

“大约只有5%到6%的美国农场已经开始采用覆盖作物，尽管这对土壤健康和改善水质等其他生态系统服务非常有利，”库马兰说。“在这个项目中，我们试图解决仍然存在的许多知识和表现差距。”

库马兰和俄亥俄州立大学、密苏里大学以及密苏里州的HBCU林肯大学的研究合作伙伴计划与小型农场合作，采用定向气候智能农业技术。团队最终将进行土壤研究和基于无人机的多光谱地面传感，以测量采用这些技术的农田土壤质量和碳捕获能力的潜在改善。

“仅在俄亥俄州，我们拥有超过400种土壤类型。作为一名科学家，我的角色是识别这些方法将有效的地方以及无效的地方，以便我们能够帮助农民做出明智的决策，比如覆盖作物在哪些地方将表现最佳，”库马兰说。

氮减少

在德克萨斯州的普雷里维尤A&M大学，农业副教授彼得·安匹姆正在进行一项为期三年、获得60万美元NIFA支持的项目，研究高粱中的氮使用效率特征，以帮助最小化作物系统中的氮损失。

“在农业应用中使用的氮肥中，有50%到70%可能由于渗漏而流失，这会导致地下水污染甚至海洋死区，或以比CO2更强的温室气体一氧化二氮形式存在，”安匹姆说。

他的研究团队希望与德克萨斯A&M大学的副教授奥库莫托娜合作，研究高粱中的植物机制，利用其固有的抑制氮损失的能力，这一过程被称为生物硝化抑制（BNI）。

安匹姆的长期目标是找到方法识别具备高BNI特征的高粱品种，当与其他传统作物一起种植时，可以作为一种低成本、环保的方式，提高农场氮使用效率达30%。

粮食和农业安全

目前，有19所HBCUs参与一个名为气候韧性倡议的长期项目，该项目于2022年10月启动，并得到NIFA的埃文斯-艾伦资助计划的支持。

该项目的主要目标包括调查智能农业实践及其对土壤健康的影响；促进可持续生长技术，包括高效水使用；支持有限资源、历史上被边缘化的农业社区。

“我们大约有18个南部和边境州参与这个研究，我们特别关注气候变化对低收入社区的影响，”1890研究主任协会执行董事阿尔顿·汤普森说。“这些是资源有限的农民的有色人种社区。”

气候韧性项目的关键见解正通过HBCU研究人员在全国任务小组中的参与，与全国各地的大学共享，其中一个帮助创建了USDA在2023年的国家气候变化路线图。

“这个项目非常及时，特别是因为许多联邦机构，包括USDA，已经将气候变化视为对美国食品安全的生存威胁，”汤普森说。

气候变化，新作物

在密西西比州的阿尔科恩州立大学，农业教师目前正在进行15个USDA支持的气候相关项目，其中包括2024年获奖的五个项目。

阿尔科恩州立大学的研究副院长兼植物病理学副教授张春全正在探索使用有益微生物提高植物抗逆性和病害管理的方法，目的是帮助作物更好地适应气候变化条件。

气候变化的影响也是阿尔科恩州立大学农业经济学助理教授张竞芳的研究重点，她研究气候变化对食物生产和小农生计的影响。

其他阿尔科恩的研究人员，包括植物遗传学助理教授孟妍，专注于新植物品种的开发，特别是高蛋白、抗逆境的红薯。

“红薯在相对贫瘠的土壤和恶劣环境中以及有限的生长季节中表现非常良好，因此它是资源有限农民非常合适的作物，”孟说。

提升生物燃料

由马里兰东海岸大学自然科学系主任乔纳森·卡明领导的研究团队正在进行田间测试，以评估开关草作为覆盖作物和生物燃料成分的可行性。

该项目于2023年10月启动，为期五年，获得USDA国家资源保护局的资金，包括马里兰大学和切萨皮克公用事业公司的合作伙伴。

这项多方面的研究试图测量开关草进行地面基碳捕获和抗干旱的能力。同时，收获的开关草被采用作为新工艺中提升剂，用于将鸡粪——作为家禽生产的副产品留下的排泄物和床垫——转化为生物燃料。

“如果我们就使用鸡粪（作为燃料来源），它的效果还可以，但实际上它的氮含量太高。所以，我们需要加入更多纯纤维素，”卡明解释说。开关草使“生物气体的生产更加高效，”他说。

这项工作可能为环境提供双重赢，因为它可能最终导致一种可扩展的“清洁”能源生产方式，源自废物，其传统用作肥料时常常导致土壤和地下水中过量的磷和氮水平。

该过程的最后一步是将生物燃料生产后剩下的部分作为稳定、不易流失的作物肥料使用。

“这是一种极好的肥料，远比生鸡粪好，”卡明说。“使用它会使植物生长更好，这意味着这些植物从大气中捕获更多二氧化碳，并将更多二氧化碳放入土壤中。”