粮食短缺新类型
2007年和2008年世界粮食价格猛涨及其对粮食安全的威胁，性质与过去的粮食价格上涨截然不同，更加棘手。20世纪后半叶，粮食价格有过几次大涨。例如1972年，苏联提前预见该国粮食减产，悄悄囤积小麦。结果，其他地方的小麦价格增加了一倍以上，稻米和玉米价格也水涨船高。不过此次和其他几次粮食价格上涨，都是由特定事件驱动的，比如苏联干旱、印度季风季节灾害和高温造成的美国玉米减产等；而且这类价格上涨都是短暂的，通常在下一个收获季节，价格就会恢复到正常水平。
2007年开始的世界粮食价格上涨却是由趋势本身驱动的：趋势不逆转，价格就不可能下降。就粮食需求而言，这些趋势包括：全球人口每年持续增加7,000万以上；越来越多的人希望把食物链升级到耗用大量粮食的畜产品（参见《环球科学》2009年3期《吃1千克肉=开车70千米》一文）；美国把大量粮食用于生产燃料乙醇。
与富裕程度提高有关的额外粮食需求，在各个国家之间存在较大差异。在印度等低收入国家，人们所需热量的60%由谷物提供，每人每天直接消耗谷物略多于1磅（0.45千克）。在美国和加拿大等富裕国家，每人每天谷物消费量几乎为印度的4倍，但90%的消费量为间接消费，即用谷物饲喂动物来生产肉、奶和蛋。
随着低收入国家消费者收入提高，未来谷物潜在消费量非常巨大。但是，这种潜在消费量与汽车燃料作物的无止境需求比起来，就是小巫见大巫了。今年，美国谷物产量的四分之一都将用于生产汽车燃料；按目前的消费水平，这些谷物足以养活1.25亿美国人或者5亿印度人。然而，即使将美国收获的谷物全部用于生产乙醇，最多也只能满足美国汽车燃料需求的18%。生产乙醇装满一个25加仑（约95升）的SUV汽车油箱，所需的谷物就足够一个人吃上一年。
粮食经济与能源经济的合并意味着，如果谷物的粮食价值低于燃料价值，市场就会把谷物用于能源经济。这种双重需求导致汽车和人对谷物供给的激烈竞争，并引发史无前例的政治和道德问题。美国打算利用谷物生产燃料来降低对外国石油的依赖程度，这是误入歧途的做法，正在制造前所未有的全球粮食危机。
水资源短缺=粮食短缺
粮食供应情况如何？前面提到的三个环境趋势——全球变暖引起的淡水资源短缺、表土流失和温度升高（及其他影响），使全球粮食供应增长越来越难以赶上需求增长。其中，水资源普遍短缺是最直接的威胁。灌溉是最大的挑战，占用了全球淡水用量的70%。在许多国家，数以百万计的灌溉水井抽取地下水的速度超过了降雨对地下水的补充速度。结果造成组成世界一半人口的国家地下水位不断下降，这些国家中包括中国、印度和美国三个粮食生产大国。
通常，蓄水层（aquifer）是可以补充的，但是一些最重要的蓄水层——“化石”蓄水层，却是不可补充的。之所以称为“化石”蓄水层，是因为它们存储远古的水，并且不能被补充。美国大平原（Great Plains）地下巨大的奥加拉拉蓄水层（Ogallala Aquifer）、沙特蓄水层和中国华北平原地下的深蓄水层都属于“化石”蓄水层，它们的枯竭就意味着无水可抽。在干旱地区，地下水枯竭也预示农业将完全终结。
华北平原的小麦产量占中国全国一半以上，玉米产量占全国三分之一，那里的地下水位下降迅速。过度抽取地下水已经耗尽了该地区浅蓄水层的大部分水，迫使打井者瞄准深蓄水层，而深蓄水层是不可补充的。世界银行的一份报告预测，如果水供需不能快速恢复平衡，“将对子孙后代造成灾难性后果”。
中国是世界最大的小麦生产国，随着地下水位下降和灌溉水井干涸，自1997年达到历史最高水平1.23亿吨以来，中国的小麦产量已经下降了8%。同期中国水稻产量下降4%。这个世界人口最多的国家可能很快就需要进口大量粮食。
印度水资源短缺的形势更加令人担忧。粮食消费和生存需要之间的余地更加狭小。数百万口灌溉水井几乎使印度每个邦的地下水位全部下降。弗雷德·皮尔斯（Fred Pearce）在《新科学家》杂志中报道：
印度一半的传统手打井和数百万口浅层管井已经干涸，大量以此为生的人因此自杀。在印度的许多邦，大面积断电正在成为家常便饭，因为那里超过半数电量都要用于从1千米之下抽取地下水。
世界银行的一项研究指出，15%的印度粮食是靠抽取地下水生产的。换句话说，1.75亿印度人所需粮食的生产用水来自灌溉水井，而这些水井会很快干涸。持续水资源供应短缺可能导致不可收拾的粮食短缺和社会冲突。
土壤更少，饥饿更多
第二个令人烦恼的趋势——表土流失的范围也很惊人。大约世界三分之一的耕地，表土侵蚀速度快于新土形成速度。这层植物必需的、薄薄的营养物质，是文明的基础，需要经过漫长的地质年代才能形成，但通常只有15厘米厚。风蚀和水蚀引起的表土层流失曾经毁灭过多个早期文明。
2002年，一个联合国小组评估了莱索托的粮食形势（莱索托是一个小小的内陆国家，四周被南非环抱，人口200万）。这个小组得出的结论非常明确：“莱索托的农业濒临崩溃，作物生产不断萎缩。如果不采取措施扭转土壤侵蚀、土壤退化和土壤肥力下降的趋势，莱索托大片土地将无法进行作物生产。”
海地地处西半球，是第一批公认的失败国家之一。40年前，海地粮食基本自给自足，但从那以后，海地几乎失去了所有的森林和大部分表土，一半以上的粮食要依赖进口。
地球表面温度不断上升是粮食安全的第三个环境威胁，可能也是最普遍的威胁，能够影响世界各地的作物产量。世界许多国家都是在最适宜或接近最适宜的温度条件下种植作物，哪怕生长季节的温度细微上升，都可能导致作物收成减少。美国国家科学院发布的一项研究已经证实了作物生态学家的经验法则：温度相对于正常气温每上升1℃，小麦、水稻和玉米产量就会下降10%。
过去应对粮食需求不断增长的措施是，采用各种科学技术来提高农业产量。20世纪60年代和70年代，化肥、灌溉、高产小麦及水稻品种的应用革新创造的“绿色革命”，就是最著名的案例。但这一次，许多最有效的农业技术早已投入使用，土地长期生产率的提高速度正在缓慢降低。1950年—1990年期间，世界粮食亩产量年增长率达到2%以上，超过人口增长率。但是从那以后，粮食单产年增长率降到了1%多一点。一些国家的粮食单产——包括日本和中国的水稻单产，似乎已经接近了可能的极限。
一些评论者把转基因作物当作走出困境的途径。遗憾的是，没有任何转基因作物可以使单产有令人惊喜的提高，能够与“绿色革命”期间小麦和水稻单产翻一番的情况一较高下。以后似乎也不可能做到这一点，根本原因在于，常规作物育种技术已经开发了作物单产的大部分提升潜力。
粮食争夺
随着世界粮食安全问题日益严峻，粮食短缺的危险政治角力将开始大行其道：单个国家按照狭隘的私利行动，实际上会使更多国家的处境不断恶化。这种趋势始于2007年，当时俄罗斯和阿根廷等小麦主要出口国限制或者禁止粮食出口，希望借此保证本国粮食供应，从而降低国内粮食价格；世界第二大稻米出口国越南，也以同样的理由禁止稻米出口好几个月。这些举措可能保证出口国居民的生活水平，却在那些必须依赖当期世界可出口粮食余量生活的粮食进口国造成了恐慌。
为了应对这些限制措施，粮食进口国试图签订长期双边贸易协定，从而保证未来粮食供应安全。由于不能再依靠世界市场获得大米，菲律宾最近与越南达成了一项三年交易协议，保证每年获得150万吨稻米。对粮食进口的忧虑甚至催生了全新的解决方法：进口国去其他国家购买或者租赁农用地。
尽管采取了这些措施，许多国家仍然深受粮食价格飙升和饥荒蔓延之苦，社会秩序也被严重破坏。在泰国的几个省，“盗米贼”活动猖獗，村民们不得不在夜间荷枪实弹守卫稻田；在巴基斯坦，每辆运粮卡车都有一名武装士兵护送；2008年上半年，苏丹83辆运粮卡车在到达尔富尔救济营前遭到劫持。
没有一个国家能够免遭粮食供应紧张形势的影响，甚至世界粮仓美国也不能幸免。如果中国像最近解决大豆问题那样，面向世界市场寻求大量粮食，就不得不向美国购买粮食。这意味着美国国内的消费者将跟13亿收入飞速增长的中国消费者争夺美国的谷物收成——这绝对会是一场恶梦。在这种情况下，限制出口将是美国很乐意干的一件事情——20世纪70年代，美国国内谷物和大豆价格飙升时，他们就是这样做的。但面对中国，限制出口根本不可能行得通。如今，中国投资者手里掌握着1万亿多美元，还是美国为解决财政赤字而发行的国债的主要国际买家。因此不管粮食价格涨到多高，美国消费者都不得不与中国消费者分享粮食。