在过去的50年中，粮食生产有了实质性的增长，但是伴随着耕作作物多样性的缩小。新的研究表明，多样化的农作物生产可以使食物供应更有营养，减少资源需求和温室气体排放，并增强气候适应能力，而不会减少卡路里的产生或需要更多的土地。

绿色革命-或第三次农业革命-涉及一系列在1950年至1960年代后期之间引入的研究技术转让计划。这显着提高了全球，特别是在发展中国家的农业产量，并促进了对高产种子品种，灌溉，肥料和机械的使用，同时强调经常以营养和环境方面的考虑为代价，最大限度地提高食物的卡路里产量。自那时以来，耕作作物的多样性已大大缩小，许多生产者选择从更有营养的谷类转向水稻等高产作物。反过来，这又导致了三倍的营养不良负担：全世界有九分之一的人营养不良，八分之一的成年人肥胖，五分之一的人受到某种微量营养素缺乏症的影响。一项新研究的作者认为，增强食品系统可持续性的策略需要量化和评估多个方面的权衡和利益。

IIASA的研究人员以及美国和印度的多家机构在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表的论文中，以印度以稻米为主的季风谷物生产作为指标，定量评估了多个目标的替代生产决策的结果。例如，印度是绿色革命技术的主要受益者之一。

研究人员发现，通过一系列优化措施来最大化养分产量(例如蛋白质和铁)，最大程度减少温室气体(GHG)排放和资源使用(例如水和能源)，或最大化对极端气候的适应力，研究人员发现，印度将使该国的粮食供应更具营养，同时减少灌溉需求，能源使用和温室气体排放。作者特别建议用小米和高粱等有营养的粗粮代替该国目前正在种植的一些稻米作物，并认为这种多样化还将增强该国的气候适应能力，而不会降低卡路里的产量或需要更多的土地。IIASA的研究人员为优化模型的设计以及能量和温室气体强度评估做出了贡献。

“为了使农业更具可持续性，重要的是，我们不仅要考虑增加粮食供应，而且要找到可以使营养，农民和环境受益的解决方案。这项研究表明，这样做的确是真正的机会。印度可以可持续地改善其农业生产。如果农民少种植水稻，而食用更多营养和环境友好型作物，例如小米，珍珠粟和高粱，则可以提供食物。”研究主要作者凯尔·戴维斯(Kyle Davis)解释说。

作者发现，种植更多的粗粮谷物平均可使可利用的蛋白质增加1%至5%。将铁的供应增加5%至49%;提高气候适应能力(干旱期间损失的卡路里减少1%至13%);并将温室气体排放量减少2%至13%。作物的多样化还将使灌溉水需求减少3%至21%，能源消耗减少2%至12%，同时保持热量的产生并使用相同数量的农田。

研究合著者纳拉西米哈(Narasimha)说：“这项研究的一个主要见解是，尽管粗粮平均单产较低，但仍有足够的地区并非如此。因此，在不减产的情况下，可以发生水稻的重要转化。” Rao是IIASA能源计划的研究员，也是耶鲁大学林业与环境研究学院的教职员工。

作者指出，印度政府目前正在促进这些营养谷物的增加生产和消费-他们说这些努力对于保护农民的生计和提高这些谷物的文化接受度将是重要的。印度有近2亿营养不良的人，此外还有广泛的地下水枯竭和适应气候变化的需求，增加营养谷物的供应可能是改善该国粮食安全的重要部分。