Bönderna bär mycket av bördan för att odla maten för att föda miljarder människor när världens befolkning ständigt går uppåt.

Men för att göra det, dessa bönder måste hålla grödor friska och högavkastande. Det kräver att man använder konstgödsel och bekämpningsmedel, som hjälper grödor men kan ha en oavsiktlig, negativ påverkan på miljön.

Pollinatorer kan skadas. Vattendrag kan bli infiltrerade med näringsbelastningar, dödar vattenlevande liv. Atmosfäriska växthusgaser som orsakar klimatförändringar ökar.

Å ena sidan, mata världen. På den andra, bevara miljön.

Sylvie Broder, en professor vid Purdue Department of Agronomy, vet att det går att göra båda.

Hennes mål är att hjälpa jordbrukare att få ut det mesta av sina åkrar samtidigt som de minskar risken för miljöskador. Hennes arbete fokuserar på kol- och kvävekretslopp i marken, kolbindning, växthusgasutsläpp och vattenkvalitetseffekter av jordbruk.

Allt eftersom tekniken utvecklas, nya grödor kommer in på fält och förvaltningsmetoder förändras, Broder måste kontinuerligt utvärdera dessa effekter och hur man kommunicerar ny information till jordbrukare och intressenter.

"Vi kommer aldrig att ha en enda lösning på hållbarhetsproblemet. Det handlar inte bara om ett näringsämne eller en gröda eftersom det här är jordbrukssystem, och de förändras alltid, ", sa Broder. "Det kommer alltid att finnas nya utmaningar och det kommer alltid att finnas avvägningar. Du arbetar för att förstå dessa avvägningar, och samhället kommer att avgöra vilka som är acceptabla."

Broders forskning har lett till utvecklingen av vägledningar och tekniker för näringshantering som minskar utsläppen av växthusgaser och förbättrar luft- och vattenkvaliteten genom att balansera mängden kväve och andra gödselmedel som appliceras på åkrarna med det som tas upp av växter eller tillsätts det organiska kvävet. reserver av friska jordar. Hon fokuserar också på att modifiera kakeldräneringssystem och växtföljder för att förhindra att näringsämnen kommer in i vattendrag. En annan insats ledde till modeller som hjälper bönderna att avgöra om de kan använda marginella marker för att odla bioenergigrödor.

Ett nyckelexempel på hennes pågående U.S. Department of Agriculture-finansierade projekt som söker win-win-lösningar är att odla täckgrödor för bioenergiproduktion. Vintern täcker grödor, såsom spannmålsråg, kan minska jorderosion och ta upp kvarvarande jordkväve för att förhindra att det läcker ut i bäckar och floder. Dock, det finns inget direkt ekonomiskt värde i täckgrödan och bönder måste ofta använda kemikalier för att döda den innan de kan plantera sina ekonomiska grödor. Broder och kollegor undersöker nya system som odlar vintertäckgrödor som skördbara bioenergigrödor, hålla täckning på jorden året runt. Andra fördelar inkluderar att skapa en ytterligare ekonomisk produkt i en årlig jordbrukscykel, och undvika markkonkurrensen mellan mat- och energigrödor som har väckt allmänhetens oro för pågående livsmedelssäkerhet.

"Målet är att hjälpa bönder att fortsätta producera lönsamma grödor som begränsar eller eliminerar potentiella skador på miljön, sa Broder.

Broder har också bidragit till den nationella jordbrukspolitiken. Från 2014-17, hon tjänstgjorde i U.S. Environmental Protection Agencys Science Advisory Board, vars medlemmar tillhandahåller vetenskapliga råd till federala administratörer.

Och i vår, hon ledde skapandet av en tidning, "Att möjliggöra datanätverk med öppen källkod i offentlig jordbruksforskning, "för rådet för jordbruksvetenskap och teknik. Tidningen efterlyser bättre tillgång till och delning av jordbruksdata bland forskare. Hon presenterade resultaten i en serie möten på Capitol Hill.

"Öppen vetenskap och öppen data är nödvändiga för att vi ska ta itu med stora, stora utmaningsfrågor. Vi måste göra fler saker för att samarbeta och inte bara dela våra resultat genom expertgranskad forskning, men dela data också, " sa hon. "Jag tycker att det är viktigt att vara i gränssnittet mellan vetenskap och politik, sammanföra människor för att diskutera vetenskapens tillstånd, vad vi vet, vad vi tror att vi vet, det vi vet vet vi inte, och hur det kan användas av ekonomer eller beslutsfattare för att stimulera förvaltarskap."