زراعة

ساهم تطور الزراعة في زيادة عدد سكان العالم أضعافًا مضاعفة عما كان يُمكن إعالته بالصيد وجمع الثمار . ^{[ 15 ]} بدأت الزراعة بشكل مستقل في مناطق مختلفة من العالم، ^{[ 16 ]} وشملت مجموعة متنوعة من الكائنات الحية ، في 11 مركزًا أصليًا على الأقل . ^{[ 13 ]} جُمعت الحبوب البرية وأُكلت منذ 105,000 عام على الأقل. ^{[ 17 ]} في بلاد الشام خلال العصر الحجري القديم، قبل 23,000 عام، لُوحظت زراعة الحبوب مثل القمح ثنائي الحبة والشعير والشوفان بالقرب من بحيرة طبريا . ^{[ 18 ] [ 19 ]} استُؤنس الأرز في الصين بين عامي 11,500 و6200 قبل الميلاد، مع أقدم زراعة معروفة تعود إلى عام 5700 قبل الميلاد، ^{[ 20 ]} تلاه تدجين الفاصوليا الخضراء وفول الصويا والفاصوليا الحمراء . استُؤنست الأغنام في بلاد ما بين النهرين بين عامي 13,000 و11,000 عام. ^{[ 21 ]} تم استئناس الماشية من الثيران البرية في مناطق تركيا وباكستان الحالية قبل حوالي 10500 عام. ^{[ 22 ]} ظهر إنتاج الخنازير في أوراسيا، بما في ذلك أوروبا وشرق آسيا وجنوب غرب آسيا، ^{[ 23 ]} حيث تم استئناس الخنازير البرية لأول مرة قبل حوالي 10500 عام. [24] في جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية، تم استئناس البطاطا بين 10000 و7000 عام مضت، إلى جانب الفاصوليا والكوكا واللاما والألبكة وخنازير ^{غينيا . تم} استئناس قصب السكر وبعض الخضراوات الجذرية في غينيا الجديدة قبل حوالي 9000 عام . تم استئناس الذرة الرفيعة في منطقة الساحل الأفريقي قبل 7000 عام. تم استئناس القطن في بيرو قبل 5600 عام، ^{[ 25 ]} وتم استئناسه بشكل مستقل في أوراسيا. في أمريكا الوسطى ^، تم تهجين نبات التيوسينت البري ليصبح ذرة (ذرة بيضاء) منذ 10000 إلى 6000 سنة مضت. ^{[ 26 ] [ 27 ]}  [ ^{28 ]} تمتدجينالحصانفيسهوب أوراسياحوالي عام 3500 قبل الميلاد. ^{[ 29 ]} قدم الباحثون العديد من الفرضيات لتفسير الأصول التاريخية للزراعة. تشير الدراسات التي تناولت الانتقال من مجتمعاتالصيد وجمع الثمارإلى المجتمعات الزراعية إلى فترة أولية من التكثيف وزيادةالاستقرار؛ ومن الأمثلة على ذلكحضارة النطوففيبلاد الشام، والعصر الحجري الحديث الصيني المبكر في الصين. بعد ذلك، بدأت زراعة الأراضي البرية التي كانت تُحصد سابقًا، ودُجّنت تدريجيًا. ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

في أوراسيا، بدأ السومريون بالعيش في قرى منذ حوالي 8000  قبل الميلاد، معتمدين على نهري دجلة والفرات ونظام قنوات للري. ظهرت المحاريث في النقوش الصخرية حوالي 3000 قبل الميلاد ، والمحاريث البذرية حوالي 2300 قبل الميلاد. زرع المزارعون القمح والشعير والخضراوات مثل العدس والبصل، والفواكه بما في ذلك التمر والعنب والتين. ^{[ 35 ]} اعتمدت الزراعة المصرية القديمة على نهر النيل وفيضاناته الموسمية. بدأت الزراعة في فترة ما قبل الأسرات في نهاية العصر الحجري القديم ، بعد 10000 قبل الميلاد. كانت المحاصيل الغذائية الأساسية هي الحبوب مثل القمح والشعير، إلى جانب المحاصيل الصناعية مثل الكتان والبردي . ^{[ 36 ] [ 37 ]} في الهند ، تم استئناس القمح والشعير والنبق بحلول 9000 قبل الميلاد، وسرعان ما تبع ذلك استئناس الأغنام والماعز. ^{[ 38 ]} تم استئناس الأبقار والأغنام والماعز في حضارة ميهرغار في الفترة ما بين 8000 و6000 قبل الميلاد. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]} وزُرع القطن في الألفية الخامسة والرابعة قبل الميلاد. ^{[ 42 ]} وتشير الأدلة الأثرية إلى وجود محراث تجره الحيوانات يعود تاريخه إلى عام 2500 قبل الميلاد في حضارة وادي السند . ^{[ 43 ]}     

في الصين، منذ القرن الخامس قبل الميلاد، كان هناك نظام مخازن حبوب على مستوى البلاد، وانتشر إنتاج الحرير على نطاق واسع . ^{[ 44 ]} وبحلول القرن الأول قبل الميلاد، استُخدمت مطاحن الحبوب التي تعمل بالطاقة المائية، ^{[ 45 ]} وتلاها الري. ^{[ 46 ]} وبحلول أواخر القرن الثاني، طُوّرت المحاريث الثقيلة ذات الشفرات الحديدية وألواح التقليب . ^{[ 47 ] [ 48 ]} وانتشرت هذه المحاريث غربًا عبر أوراسيا. ^{[ 49 ]} استُؤنس الأرز الآسيوي قبل 8200 إلى 13500 عام - اعتمادًا على تقدير الساعة الجزيئية المستخدم ^{[ 50 ]} - على نهر اللؤلؤ في جنوب الصين، وله أصل وراثي واحد من الأرز البري Oryza rufipogon . ^{[ 51 ]} في اليونان وروما ، كانت الحبوب الرئيسية هي القمح والقمح ثنائي الحبة والشعير، إلى جانب الخضراوات بما في ذلك البازلاء والفاصوليا والزيتون. وكانت الأغنام والماعز تُربى بشكل أساسي لمنتجات الألبان. ^{[ 52 ] [ 53 ]}

في الأمريكتين، تشمل المحاصيل التي تم استئناسها في أمريكا الوسطى (باستثناء نبات التيوسينت) القرع والفاصوليا والكاكاو . [ ^{54 ] استأنس} شعب مايو تشينتشيبي في أعالي الأمازون الكاكاو حوالي عام 3000  قبل الميلاد. ^{[ 55 ]} من المحتمل أن يكون الديك الرومي قد استؤنس في المكسيك أو جنوب غرب الولايات المتحدة. ^{[ 56 ]} طور الأزتيك أنظمة الري، وشكلوا سفوح التلال المدرجة ، وخصبوا تربتهم، وطوروا تشينامباس أو الجزر الاصطناعية. استخدم المايا أنظمة قنوات وحقول مرتفعة واسعة النطاق لزراعة الأراضي المستنقعية منذ عام 400 قبل الميلاد. ^{[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]} في أمريكا الجنوبية، ربما بدأت الزراعة حوالي عام 9000 قبل الميلاد مع استئناس القرع (Cucurbita) ونباتات أخرى. ^{[ 62 ]} تم استئناس الكوكا في جبال الأنديز، وكذلك الفول السوداني والطماطم والتبغ والأناناس . ^{[ 54 ]} تم استئناس القطن في بيرو بحلول عام 3600 قبل الميلاد. ^{[ 63 ]} كما تم استئناس حيوانات أخرى هناك، بما في ذلك اللاما والألبكة وخنازير غينيا . [ ^{64 ] وفي} أمريكا الشمالية ، استأنس السكان الأصليون في الشرق محاصيل مثل عباد الشمس والتبغ، ^{[ 65 ]} والقرع والقطيفة . ^{[ 66 ] [ 67 ]} كما تم جمع الأطعمة البرية، بما في ذلك الأرز البري وشراب القيقب . ^{[ 68 ]} أما الفراولة المستأنسة فهي هجين من نوعين، أحدهما تشيلي والآخر من أمريكا الشمالية، وقد تم تطويرها من خلال التهجين في أوروبا وأمريكا الشمالية. ^{[ 69 ]} مارس السكان الأصليون في الجنوب الغربي وشمال غرب المحيط الهادئ زراعة الحدائق الحرجية والزراعة باستخدام أعواد النار . وقد سيطر السكان الأصليون على النار على نطاق إقليمي لخلق بيئة حريق منخفضة الكثافة .   حافظت الزراعة المستدامة على كثافة منخفضة مع تناوب زراعي غير مُحكم؛ نوع من الزراعة المستدامة "البرية" . ^{[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]} طُوّر نظام زراعة مُصاحبة يُسمى "الأخوات الثلاث " في أمريكا الشمالية. وشملت المحاصيل الثلاثة القرع الشتوي والذرة والفاصوليا المتسلقة. ^{[ 74 ] [ 75 ]}

مارس السكان الأصليون لأستراليا ، الذين يُعتقد منذ زمن طويل أنهم كانوا صيادين وجامعين ثمار رحل، الحرق المنهجي، ربما لتعزيز الإنتاجية الطبيعية في الزراعة باستخدام أعواد النار. ^{[ 76 ]} وقد أشار الباحثون إلى أن الصيادين وجامعي الثمار يحتاجون إلى بيئة منتجة لدعم جمع الثمار دون زراعة. ولأن غابات غينيا الجديدة تحتوي على عدد قليل من النباتات الغذائية، فربما استخدم البشر الأوائل "الحرق الانتقائي" لزيادة إنتاجية أشجار فاكهة الكاروكا البرية لدعم نمط حياتهم القائم على الصيد وجمع الثمار. ^{[ 77 ]}

طوّر شعب غوندجيتامارا وجماعات أخرى أنظمة تربية ثعابين البحر وصيد الأسماك منذ حوالي 5000 عام. ^{[ 78 ]} وهناك أدلة على "تكثيف" هذه الأنشطة في جميع أنحاء القارة خلال تلك الفترة. ^{[ 79 ]} في منطقتين من أستراليا، الساحل الغربي الأوسط والشرق الأوسط، زرع المزارعون الأوائل اليام والدخن المحلي والبصل البري، ربما في مستوطنات دائمة. ^{[ 32 ] [ 80 ]}

في العصور الوسطى ، مقارنةً بالعصر الروماني ، أصبح التركيز في الزراعة في أوروبا الغربية أكثر على الاكتفاء الذاتي . وكان السكان الزراعيون في ظل النظام الإقطاعي يُنظمون عادةً في ضياع تتكون من عدة مئات أو أكثر من الأفدنة من الأرض، ويرأسها سيد الضيعات، ولها كنيسة كاثوليكية وكاهن. ^{[ 81 ]}

بفضل التبادل مع الأندلس حيث كانت الثورة الزراعية العربية جارية، شهدت الزراعة الأوروبية تحولاً جذرياً، مع تحسين التقنيات وانتشار المحاصيل الزراعية، بما في ذلك إدخال قصب السكر والأرز والقطن وأشجار الفاكهة (مثل البرتقال). ^{[ 82 ]}

بعد عام 1492، جلب التبادل الكولومبي محاصيل العالم الجديد مثل الذرة والبطاطس والطماطم والبطاطا الحلوة والمنيهوت إلى أوروبا، ومحاصيل العالم القديم مثل القمح والشعير والأرز واللفت، والماشية ( بما في ذلك الخيول والأبقار والأغنام والماعز) إلى الأمريكتين. ^{[ 83 ]}

شهدت تقنيات الري وتناوب المحاصيل والأسمدة تطوراً ملحوظاً منذ القرن السابع عشر مع الثورة الزراعية البريطانية ، مما ساهم في زيادة عدد سكان العالم بشكل كبير. ومنذ عام 1900، شهدت الزراعة في الدول المتقدمة، وبدرجة أقل في الدول النامية، ارتفاعاً كبيراً في الإنتاجية مع استبدال الآلات للعمالة البشرية، مدعومةً بالأسمدة والمبيدات الحشرية الاصطناعية والتهجين الانتقائي . وقد أتاحت طريقة هابر-بوش تصنيع سماد نترات الأمونيوم على نطاق صناعي واسع، مما أدى إلى زيادة كبيرة في غلة المحاصيل ودعم الزيادة المستمرة في عدد سكان العالم. ^{[ 84 ] [ 85 ]}

منذ القرن العشرين، ساهمت الزراعة المكثفة في زيادة إنتاجية المحاصيل. فقد استبدلت الأسمدة والمبيدات الكيميائية بالعمالة، لكنها تسببت في زيادة تلوث المياه، وكثيراً ما تضمنت دعماً زراعياً. ويُعدّ تدهور التربة والأمراض، مثل صدأ الساق، من الشواغل الرئيسية على مستوى العالم؛ ^{[ 93 ]} إذ يُعاني ما يقرب من 40% من الأراضي الزراعية في العالم من تدهور خطير. ^{[ 94 ] [ 95 ]} وقد أثارت الزراعة الحديثة أو واجهت قضايا بيئية وسياسية واقتصادية، بما في ذلك تلوث المياه ، والوقود الحيوي ، والكائنات المعدلة وراثياً ، والتعريفات الجمركية ، والدعم الزراعي ، مما أدى إلى ظهور مناهج بديلة، مثل الحركة العضوية . ^{[ 96 ] [ 97 ]} وقد أدت ممارسات الزراعة غير المستدامة في أمريكا الشمالية إلى كارثة الغبار في ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ 98 ]} وفي السنوات الأخيرة، ظهرت ردة فعل ضد الآثار البيئية للزراعة التقليدية، مما أدى إلى ظهور حركات الزراعة العضوية ، والتجديدية ، والمستدامة . ^{[ 96 ] [ 99 ]} كان الاتحاد الأوروبي أحد القوى الدافعة الرئيسية وراء هذه الحركة ، حيث منح شهادة اعتماد للأغذية العضوية لأول مرة عام 1991، وبدأ إصلاح سياسته الزراعية المشتركة عام 2005 للتخلص التدريجي من دعم المزارع المرتبط بالسلع، ^{[ 100 ]} والمعروف أيضًا بفك الارتباط . وقد أدى نمو الزراعة العضوية إلى تجديد الأبحاث في التقنيات البديلة مثل الإدارة المتكاملة للآفات ، والتربية الانتقائية، ^{[ 101 ]} والزراعة في بيئات مُتحكم بها . ^{[ 102 ] [ 103 ]} وثمة مخاوف بشأن انخفاض الإنتاجية المرتبط بالزراعة العضوية وتأثيره على الأمن الغذائي العالمي . ^{[ 104 ]} وتشمل التطورات التكنولوجية السائدة الحديثة الأغذية المعدلة وراثيًا . ^{[ 105 ]}

خلال فترة الستين عاماً بين عامي 1964 و 2023، تحققت معظم الزيادة في الإنتاج الزراعي من خلال التكثيف، بينما اقتصر توسع الأراضي الزراعية على 8% فقط. ^{[ 106 ]}

في القرن الحادي والعشرين، بين عامي 2001 و2023، انخفضت المساحة الزراعية العالمية بمقدار 78 مليون هكتار (-2%)، حيث زادت مساحة الأراضي المزروعة بمقدار 78 مليون هكتار، بينما انخفضت مساحة المراعي الدائمة بمقدار 151 مليون هكتار. وتُظهر هذه التغيرات تباينات إقليمية كبيرة. فقد شهدت أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى توسعًا في الأراضي المزروعة بمقدار 69 مليون هكتار مصحوبًا بفقدان 72 مليون هكتار من الغابات، في حين شهدت أمريكا اللاتينية نموًا في الأراضي المزروعة بمقدار 25 مليون هكتار إلى جانب خسارة صافية في مساحة الغابات بلغت 85 مليون هكتار. ولا يزال التوسع الزراعي المحرك الرئيسي لإزالة الغابات على مستوى العالم ، إذ يُمثل ما يقرب من 90% من فقدان الغابات. وفي هذا القرن، من الجوانب المهمة الأخرى التي يجب مراعاتها أن حوالي 3.6 مليون هكتار من الأراضي الزراعية تُهجر سنويًا، ومن المرجح أن يلعب تدهور الأراضي دورًا كبيرًا في هذه الخسائر. ^{[ 107 ]}

بحلول عام 2015، كان الإنتاج الزراعي للصين هو الأكبر في العالم، تليها دول الاتحاد الأوروبي والهند والولايات المتحدة. ^{[ 108 ]} يقيس الاقتصاديون الإنتاجية الكلية لعوامل الإنتاج الزراعي، والتي تشير إلى أن الزراعة في الولايات المتحدة أكثر إنتاجية بنحو 1.7 مرة مما كانت عليه في عام 1948. ^{[ 109 ]}

بلغ عدد العاملين في الزراعة 873 مليون شخص في عام 2021، أي ما يعادل 27% من القوى العاملة العالمية، و916 مليون شخص في عام 2023، مقارنة بـ 1027 مليون شخص (أو 40%) في عام 2000. وظلت حصة الزراعة في الناتج المحلي الإجمالي العالمي مستقرة عند حوالي 4% منذ عام 2000 وحتى عام 2023. ^{[ 110 ]}

على الرغم من الزيادة في الإنتاج والإنتاجية الزراعية، ^{[ 111 ]} فقد تأثر ما بين 702 و828 مليون شخص بالجوع في عام 2021. ^{[ 112 ]} ويمكن أن يكون انعدام الأمن الغذائي وسوء التغذية نتيجة للصراعات، والظواهر المناخية المتطرفة، والتقلبات الاقتصادية. ^{[ 111 ]} كما يمكن أن يكون سببهما الخصائص الهيكلية للبلد، مثل مستوى الدخل وموارده الطبيعية، فضلاً عن اقتصاده السياسي. ^{[ 111 ]}

ارتفع استخدام المبيدات في الزراعة بنسبة 62٪ بين عامي 2000 و 2021، حيث استحوذت الأمريكتان على نصف الاستخدام في عام 2021. ^{[ 110 ]}

يرى الصندوق الدولي للتنمية الزراعية أن زيادة الزراعة لدى صغار المزارعين قد تكون جزءاً من حل المخاوف المتعلقة بأسعار الغذاء والأمن الغذائي بشكل عام ، بالنظر إلى التجربة الإيجابية لفيتنام. ^{[ 113 ]}

تسببت الكوارث في خسائر زراعية تقدر بنحو 3.26 تريليون دولار أمريكي على مدى 33 عامًا (1991-2023)، بمتوسط ​​99 مليار دولار أمريكي سنويًا، حيث تحملت محاصيل الحبوب العبء الأكبر بخسارة 4.6 مليار طن، تليها الفواكه والخضروات (2.8 مليار طن)، بينما خسرت اللحوم ومنتجات الألبان 900 مليون طن. ^{[ 114 ]}

تُوفّر الزراعة حوالي ربع إجمالي فرص العمل العالمية، وأكثر من النصف في أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى، ونحو 60% في البلدان منخفضة الدخل. ^{[ 115 ]} ومع تطور البلدان، استقطبت وظائف أخرى العمالة بعيدًا عن الزراعة، كما ساهمت الابتكارات الموفرة للعمالة في زيادة الإنتاجية الزراعية عن طريق تقليل متطلبات العمالة لكل وحدة إنتاج. ^{[ 116 ] [ 117 ] [ 118 ]} وبمرور الوقت، أدى مزيج من اتجاهات العرض والطلب على العمالة إلى انخفاض نسبة السكان العاملين في الزراعة. ^{[ 119 ] [ 120 ]}

خلال القرن السادس عشر في أوروبا، تراوحت نسبة العاملين في الزراعة بين 55 و75% من السكان؛ وبحلول القرن التاسع عشر، انخفضت هذه النسبة إلى ما بين 35 و65%. ^{[ 121 ]} وفي البلدان نفسها اليوم، تقل هذه النسبة عن 10%. ^{[ 122 ]} في بداية القرن الحادي والعشرين، كان نحو مليار شخص، أي ما يزيد عن ثلث القوى العاملة المتاحة، يعملون في الزراعة. ويمثل هذا نحو 70% من إجمالي عمالة الأطفال على مستوى العالم، وفي العديد من البلدان، يشكلون النسبة الأكبر من النساء مقارنةً بأي قطاع آخر. ^{[ 123 ]} وفي عام 2007، تفوق قطاع الخدمات على القطاع الزراعي ليصبح أكبر قطاع موظِّف على مستوى العالم. ^{[ 124 ]}

في العديد من الدول المتقدمة، يُسهم المهاجرون في سدّ النقص في الأيدي العاملة في الأنشطة الزراعية ذات القيمة العالية التي يصعب ميكنتها. ^{[ 125 ]} وشكّل العمال الزراعيون الأجانب، ومعظمهم من أوروبا الشرقية وشمال أفريقيا وجنوب آسيا، نحو ثلث القوى العاملة الزراعية بأجر في إسبانيا وإيطاليا واليونان والبرتغال عام 2013. ^{[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]} وفي الولايات المتحدة الأمريكية، كان أكثر من نصف إجمالي العمال الزراعيين المُستأجرين (حوالي 450 ألف عامل) من المهاجرين عام 2019، على الرغم من انخفاض عدد المهاجرين الجدد الوافدين إلى البلاد للعمل في الزراعة بنسبة 75% في السنوات الأخيرة، وتشير الأجور المتزايدة إلى أن هذا قد أدى إلى نقص حاد في الأيدي العاملة في المزارع الأمريكية. ^{[ 130 ] [ 131 ]}

لا تزال الزراعة، وتحديدًا تربية المواشي، قطاعًا محفوفًا بالمخاطر، ويظل المزارعون في جميع أنحاء العالم عرضةً لخطر كبير للإصابة بإصابات العمل، وأمراض الرئة، وفقدان السمع الناتج عن الضوضاء ، والأمراض الجلدية، فضلًا عن بعض أنواع السرطان المرتبطة باستخدام المواد الكيميائية والتعرض المطول لأشعة الشمس. في المزارع الصناعية ، غالبًا ما تنطوي الإصابات على استخدام الآلات الزراعية ، ويُعد انقلاب الجرارات سببًا شائعًا للإصابات الزراعية المميتة في الدول المتقدمة . ^{[ 134 ]} يمكن أن تكون المبيدات الحشرية والمواد الكيميائية الأخرى المستخدمة في الزراعة خطرة على صحة العمال ، وقد يُصاب العمال المعرضون للمبيدات الحشرية بأمراض أو يُنجبون أطفالًا يعانون من تشوهات خلقية. ^{[ 135 ]} وباعتبارها قطاعًا تتشارك فيه العائلات عادةً العمل وتعيش في المزرعة نفسها، فإن العائلات بأكملها قد تكون عرضة لخطر الإصابات والأمراض والوفاة. ^{[ 136 ]} قد تكون الفئة العمرية من 0 إلى 6 سنوات فئةً معرضةً للخطر بشكل خاص في الزراعة؛ ^{[ 137 ]} تشمل الأسباب الشائعة للإصابات المميتة بين عمال المزارع الصغار الغرق وحوادث الآلات والمركبات، بما في ذلك مركبات الدفع الرباعي. ^{[ 136 ] [ 137 ] [ 138 ]} تشير بيانات الوفيات المهنية للعقد الماضي إلى أن الزراعة، عند النظر إلى جميع القطاعات، سجلت أعلى عدد من الوفيات المرتبطة بالعمل بين الشباب. وفي هذا القطاع، عانى الشباب الذين تتراوح أعمارهم بين 10 و15 عامًا من أكبر عدد من الإصابات غير المميتة المرتبطة بالعمل. ^{[ 139 ]} ورغم أن الزراعة تنطوي على مخاطر، فقد أشارت الدراسات إلى وجود العديد من الفوائد للنشأة والعيش في مزرعة. ^{[ 140 ]}

تعتبر منظمة العمل الدولية الزراعة "من أخطر القطاعات الاقتصادية على الإطلاق". ^{[ 123 ]} وتشير تقديراتها إلى أن عدد الوفيات السنوية المرتبطة بالعمل بين العاملين في الزراعة لا يقل عن 170,000، أي ضعف المعدل المتوسط ​​في الوظائف الأخرى. إضافةً إلى ذلك، غالبًا ما لا يتم الإبلاغ عن حوادث الوفاة والإصابات والأمراض المرتبطة بالأنشطة الزراعية. ^{[ 141 ]} وقد وضعت المنظمة اتفاقية السلامة والصحة في الزراعة لعام 2001 ، والتي تغطي نطاق المخاطر في مهنة الزراعة، وسبل الوقاية منها، والدور الذي ينبغي أن يضطلع به الأفراد والمنظمات العاملة في الزراعة. ^{[ 123 ]}

في الولايات المتحدة، صنّف المعهد الوطني للسلامة والصحة المهنية قطاع الزراعة كقطاع صناعي ذي أولوية في أجندة البحوث المهنية الوطنية ، وذلك لتحديد وتقديم استراتيجيات التدخل لمعالجة قضايا الصحة والسلامة المهنية. ^{[ 142 ] [ 143 ]} وفي الاتحاد الأوروبي، أصدرت الوكالة الأوروبية للسلامة والصحة في العمل توجيهات بشأن تطبيق توجيهات الصحة والسلامة في الزراعة وتربية المواشي والبستنة والغابات. ^{[ 144 ]} كما يعقد مجلس السلامة والصحة الزراعية الأمريكي (ASHCA) قمة سنوية لمناقشة قضايا السلامة. ^{[ 145 ]}

مع امتدادها لأكثر من 4.8 مليار هكتار في عام 2025، أي ما يعادل ثلث مساحة اليابسة على سطح الأرض، تُعدّ الزراعة القطاع الأكثر تأثيرًا على موارد الأرض والمياه مقارنةً بأي قطاع اقتصادي آخر. وقد أدى الضغط على موارد الأرض والتربة والمياه إلى تراجع خطير في أداء الزراعة وآفاقها المستقبلية، مما أسفر عن مزيد من فقدان الأراضي المنتجة وانخفاض توافر المياه للزراعة وغيرها من أشكال الإنتاج الزراعي. ويُعدّ التوسع الزراعي محركًا رئيسيًا لإزالة الغابات، وأحد الأسباب الرئيسية لتدهور النظم البيئية الغنية بالكربون، مثل الأراضي الخثية . وتشير التقديرات إلى أن 64% من الأراضي الزراعية مُعرّضة لخطر التلوث بالمبيدات، مما يُلحق الضرر بالتنوع البيولوجي من خلال القضاء على الملقحات، ويُؤذي الكائنات الحية الدقيقة في التربة، ويجعل النظم الغذائية الزراعية أقل قدرة على مقاومة الآفات ومسببات الأمراض وتغير المناخ. وباعتبارها تستحوذ على 72% من سحب المياه العذبة عالميًا، وهو رقم يُتوقع أن يرتفع في المستقبل، تُساهم الزراعة في ندرة المياه وتتأثر بها بشكل متزايد. كما أن الاستغلال المفرط للمياه الجوفية وتداخل مياه البحر في طبقات المياه الجوفية الساحلية منتشر على نطاق واسع، مما يُؤثر بشكل كبير على الأمن الغذائي. ^{[ 106 ]}

تختلف أنظمة الزراعة بين المزارع تبعاً للموارد والقيود المتاحة؛ وجغرافية ومناخ المزرعة؛ والسياسة الحكومية؛ والضغوط الاقتصادية والاجتماعية والسياسية؛ وفلسفة وثقافة المزارع. ^{[ 146 ] [ 147 ]}

الزراعة المتنقلة (أو القطع والحرق ) نظامٌ تُحرق فيه الغابات، مما يُطلق مغذياتٍ تدعم زراعة المحاصيل السنوية ثم المعمرة لعدة سنوات. ^{[ 148 ]} بعد ذلك، تُترك الأرض بورًا لتنمو فيها الغابة من جديد، وينتقل المزارع إلى أرضٍ جديدة، ويعود إليها بعد سنواتٍ عديدة (10-20). تُقصر فترة البور هذه إذا زادت الكثافة السكانية، مما يتطلب إضافة مغذيات (أسمدة أو روث ) وبعض المكافحة اليدوية للآفات . أما الزراعة السنوية فهي المرحلة التالية من الكثافة، حيث لا توجد فترة بور. وهذا يتطلب مدخلاتٍ أكبر من المغذيات ومكافحة الآفات. ^{[ 148 ]}

أدى التوسع الصناعي إلى استخدام الزراعة الأحادية ، حيث يُزرع صنف واحد على مساحة واسعة. ونظرًا لانخفاض التنوع البيولوجي ، يكون استخدام العناصر الغذائية متجانسًا، وتميل الآفات إلى التكاثر، مما يستلزم زيادة استخدام المبيدات والأسمدة. ^{[ 147 ]} وتُعدّ الزراعة المتعددة ، حيث تُزرع عدة محاصيل بالتتابع في عام واحد، والزراعة المختلطة ، حيث تُزرع عدة محاصيل في الوقت نفسه، من أنواع أنظمة الزراعة السنوية الأخرى المعروفة باسم الزراعة المتعددة . ^{[ 148 ]}

في البيئات شبه الاستوائية والجافة ، قد يحدّ هطول الأمطار من توقيت الزراعة ونطاقها، إما لعدم السماح بزراعة محاصيل سنوية متعددة في السنة، أو لاحتياجها إلى الري. وفي جميع هذه البيئات ، تُزرع محاصيل معمرة (كالقهوة والشوكولاتة) وتُمارس أنظمة زراعية مثل الزراعة الحراجية . أما في البيئات المعتدلة ، حيث كانت النظم البيئية في الغالب عبارة عن مراعي أو سهوب ، فإن الزراعة السنوية عالية الإنتاجية هي النظام الزراعي السائد. ^{[ 148 ]}

تشمل الفئات المهمة للمحاصيل الغذائية الحبوب والبقوليات والأعلاف والفواكه والخضراوات. ^{[ 149 ]} وتشمل الألياف الطبيعية القطن والصوف والقنب والحرير والكتان . ^{[ 150 ]} تُزرع محاصيل محددة في مناطق زراعية متميزة حول العالم. ويُقاس الإنتاج بملايين الأطنان المترية، استنادًا إلى تقديرات منظمة الأغذية والزراعة . ^{[ 149 ]}

تربية الحيوانات هي عملية تربية الحيوانات وإنتاج لحومها وحليبها وبيضها وصوفها ، وللعمل والنقل. ^{[ 151 ]} وقد استُخدمت حيوانات العمل ، بما في ذلك الخيول والبغال والثيران والجاموس والإبل واللاما والألبكة والحمير والكلاب، لقرون عديدة للمساعدة في زراعة الحقول وحصاد المحاصيل ورعاية الحيوانات الأخرى ونقل المنتجات الزراعية إلى المشترين. ^{[ 152 ]}

يمكن تعريف أنظمة إنتاج الثروة الحيوانية بناءً على مصدر العلف، إلى أنظمة تعتمد على المراعي، وأنظمة مختلطة، وأنظمة لا تعتمد على الأراضي. ^{[ 153 ]} اعتبارًا من عام 2010استُخدم 30% من مساحة الأرض الخالية من الجليد والماء لإنتاج الثروة الحيوانية، حيث وظّف هذا القطاع ما يقارب 1.3  مليار شخص. بين ستينيات القرن الماضي والعقد الأول من الألفية الجديدة، شهد إنتاج الثروة الحيوانية زيادة ملحوظة، سواءً من حيث العدد أو وزن الذبيحة، لا سيما في مجال لحوم الأبقار والخنازير والدجاج، الذي زاد إنتاجه بنحو عشرة أضعاف. كما شهدت الحيوانات غير اللحمية، مثل أبقار الحليب والدجاج المنتج للبيض، زيادات كبيرة في الإنتاج. ومن المتوقع أن تستمر أعداد الأبقار والأغنام والماعز في الازدياد الحاد حتى عام 2050. ^{[ 154 ]} يُعدّ الاستزراع المائي ، أو تربية الأسماك، أي إنتاج الأسماك للاستهلاك البشري في مزارع مغلقة، أحد أسرع قطاعات إنتاج الغذاء نموًا، حيث نما بمعدل 9% سنويًا في المتوسط ​​بين عامي 1975 و2007. ^{[ 155 ]}

خلال النصف الثاني من القرن العشرين، ركز المنتجون الذين استخدموا التربية الانتقائية على استحداث سلالات وهجائن من الماشية لزيادة الإنتاج، متجاهلين في الغالب ضرورة الحفاظ على التنوع الجيني . وقد أدى هذا التوجه إلى انخفاض ملحوظ في التنوع الجيني والموارد بين سلالات الماشية، مما أسفر عن انخفاض مماثل في مقاومة الأمراض والتكيفات المحلية التي كانت موجودة سابقًا بين السلالات التقليدية. ^{[ 156 ]}

يعتمد إنتاج الثروة الحيوانية في المراعي على المواد النباتية كالأراضي الشجرية والمراعي الطبيعية لتغذية المجترات . ويمكن استخدام مدخلات غذائية خارجية، إلا أن السماد يُعاد مباشرةً إلى المراعي كمصدر رئيسي للمغذيات. ويكتسب هذا النظام أهمية خاصة في المناطق التي لا يُمكن فيها زراعة المحاصيل بسبب المناخ أو التربة، وهو ما يُمثل ما بين 30 و40 مليون  راعٍ. ^{[ 148 ]} أما أنظمة الإنتاج المختلطة فتستخدم المراعي ومحاصيل العلف والحبوب كعلف للمجترات والحيوانات أحادية المعدة (ذات المعدة الواحدة؛ كالدجاج والخنازير بشكل رئيسي). وعادةً ما يُعاد تدوير السماد في الأنظمة المختلطة كسماد للمحاصيل. ^{[ 153 ]}

تعتمد النظم الزراعية غير المعتمدة على الأراضي على الأعلاف المستوردة، مما يُمثل انفصال إنتاج المحاصيل عن إنتاج الثروة الحيوانية، وهو أمر شائع في الدول الأعضاء في منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية . ويُعتمد بشكل أكبر على الأسمدة الكيميائية في إنتاج المحاصيل، ويُصبح استخدام السماد الطبيعي تحديًا ومصدرًا للتلوث. ^{[ 153 ]} تستخدم الدول الصناعية هذه العمليات لإنتاج جزء كبير من الإمدادات العالمية من الدواجن ولحم الخنزير. ويُقدّر العلماء أن 75% من نمو إنتاج الثروة الحيوانية بين عامي 2003 و2030 سيكون في مزارع التسمين المكثف ، والتي تُسمى أحيانًا بالزراعة الصناعية . ويحدث جزء كبير من هذا النمو في الدول النامية في آسيا، بينما تكون معدلات النمو في أفريقيا أقل بكثير. ^{[ 154 ]} وتُعد بعض الممارسات المُستخدمة في الإنتاج التجاري للثروة الحيوانية، بما في ذلك استخدام هرمونات النمو ، مثيرة للجدل. ^{[ 157 ]}

الحراثة هي عملية تقليب التربة باستخدام أدوات مثل المحراث أو المشط لتحضيرها للزراعة، أو لإضافة العناصر الغذائية، أو لمكافحة الآفات. وتختلف الحراثة في شدتها من الحراثة التقليدية إلى الحراثة الصفرية . يمكن أن تُحسّن الحراثة الإنتاجية من خلال تدفئة التربة، وإضافة الأسمدة، ومكافحة الأعشاب الضارة، ولكنها تجعل التربة أكثر عرضة للتآكل، وتُحفّز تحلل المواد العضوية مُطلقةً ثاني أكسيد الكربون _، وتُقلّل من وفرة وتنوع الكائنات الحية الدقيقة في التربة. ^{[ 158 ] [ 159 ]}

تشمل مكافحة الآفات إدارة الأعشاب الضارة والحشرات والعث والأمراض. وتُستخدم في ذلك أساليب كيميائية (مبيدات الآفات)، وبيولوجية ( المكافحة البيولوجية )، وميكانيكية (الحرث)، وزراعية. وتشمل الأساليب الزراعية تناوب المحاصيل، والتقليم ، وزراعة المحاصيل الغطائية ، والزراعة المختلطة، والتسميد ، والوقاية، وتطوير المقاومة. وتسعى الإدارة المتكاملة للآفات إلى استخدام جميع هذه الأساليب للحفاظ على أعداد الآفات دون المستوى الذي قد يُسبب خسائر اقتصادية، وتوصي باستخدام مبيدات الآفات كحل أخير. ^{[ 160 ]}

تشمل إدارة المغذيات كلاً من مصدر مدخلات المغذيات لإنتاج المحاصيل والثروة الحيوانية، وطريقة استخدام السماد الناتج عن الماشية. يمكن أن تكون مدخلات المغذيات أسمدة كيميائية غير عضوية، وسمادًا طبيعيًا، وسمادًا أخضر ، وكمبوستًا، ومعادن. ^{[ 161 ]} كما يمكن إدارة استخدام مغذيات المحاصيل باستخدام تقنيات زراعية مثل تناوب المحاصيل أو فترة راحة الأرض . يُستخدم السماد الطبيعي إما عن طريق إبقاء الماشية في مكان نمو محصول العلف، كما هو الحال في الرعي التناوبي المكثف المُدار، أو عن طريق نشر تركيبات جافة أو سائلة من السماد الطبيعي على الأراضي الزراعية أو المراعي . ^{[ 158 ] [ 162 ]}

تُعدّ إدارة المياه ضرورية في المناطق التي يكون فيها هطول الأمطار غير كافٍ أو متذبذبًا، وهو ما يحدث بدرجات متفاوتة في معظم مناطق العالم. ^{[ 148 ]} يلجأ بعض المزارعين إلى الريّ لتكملة هطول الأمطار. وفي مناطق أخرى، مثل السهول الكبرى في الولايات المتحدة وكندا، يعتمد المزارعون سنة راحة للحفاظ على رطوبة التربة للعام التالي. ^{[ 163 ]} وقد أتاحت الابتكارات التكنولوجية الحديثة في الزراعة الدقيقة مراقبة حالة المياه وأتمتة استخدامها، مما يؤدي إلى إدارة أكثر كفاءة. ^{[ 164 ]} تمثل الزراعة 70% من استخدام المياه العذبة على مستوى العالم. ^{[ 165 ]} ومع ذلك، تختلف نسب سحب المياه للزراعة اختلافًا كبيرًا باختلاف مستوى الدخل. ففي أقل البلدان نموًا والبلدان النامية غير الساحلية، تصل نسب سحب المياه للزراعة إلى 90% من إجمالي سحب المياه، بينما تبلغ حوالي 60% في الدول الجزرية الصغيرة النامية . ^{[ 166 ]}

بحسب تقرير صادر عام 2014 عن المعهد الدولي لبحوث السياسات الغذائية ، فإنّ التقنيات الزراعية ستُحدث أكبر الأثر على إنتاج الغذاء إذا ما تمّ اعتمادها مجتمعةً. وباستخدام نموذج قيّم تأثير إحدى عشرة تقنية على الإنتاجية الزراعية والأمن الغذائي والتجارة بحلول عام 2050، وجد المعهد الدولي لبحوث السياسات الغذائية أنّه يُمكن خفض عدد الأشخاص المعرّضين لخطر الجوع بنسبة تصل إلى 40%، وخفض أسعار المواد الغذائية بنحو النصف. ^{[ 167 ]}

يُعدّ الدفع مقابل خدمات النظام البيئي وسيلةً لتوفير حوافز إضافية لتشجيع المزارعين على الحفاظ على بعض جوانب البيئة. وقد تشمل هذه التدابير دفع تكاليف إعادة التشجير في المناطق الواقعة أعلى مجرى النهر في المدينة، لتحسين إمدادات المياه العذبة. ^{[ 168 ]}

توجد تعريفات مختلفة للأتمتة الزراعية، وللأدوات والتقنيات المتنوعة المستخدمة في أتمتة الإنتاج. يرى أحد الآراء أن الأتمتة الزراعية تشير إلى الملاحة الذاتية للروبوتات دون تدخل بشري. ^{[ 169 ]} بينما يُعرّفها آخرون بأنها إنجاز مهام الإنتاج من خلال أجهزة ميكاترونية متنقلة، ذاتية التشغيل، وقادرة على اتخاذ القرارات. ^{[ 170 ]} مع ذلك، ترى منظمة الأغذية والزراعة (الفاو ) أن هذه التعريفات لا تشمل جميع جوانب وأشكال الأتمتة، مثل آلات الحلب الروبوتية الثابتة، ومعظم الآلات الآلية التي تُؤتمت العمليات الزراعية، والأدوات الرقمية (مثل أجهزة الاستشعار) التي تُؤتمت التشخيص فقط. ^{[ 164 ]} وتُعرّف الفاو الأتمتة الزراعية بأنها استخدام الآلات والمعدات في العمليات الزراعية لتحسين تشخيصها، أو اتخاذ القرارات بشأنها، أو تنفيذها، مما يُقلل من مشقة العمل الزراعي، أو يُحسّن من توقيت العمليات الزراعية، وربما دقتها. ^{[ 171 ]}

شهد التطور التكنولوجي في الزراعة انتقالًا تدريجيًا من الأدوات اليدوية إلى استخدام الحيوانات في الجر، ثم إلى الميكنة الآلية، وصولًا إلى المعدات الرقمية، وأخيرًا إلى الروبوتات المزودة بالذكاء الاصطناعي. ^{[ 171 ]} تعمل الميكنة الآلية التي تستخدم قوة المحرك على أتمتة العمليات الزراعية كالحراثة والحلب. ^{[ 172 ]} وبفضل تقنيات الأتمتة الرقمية، أصبح من الممكن أيضًا أتمتة تشخيص العمليات الزراعية واتخاذ القرارات بشأنها. ^{[ 171 ]} فعلى سبيل المثال، يمكن لروبوتات المحاصيل ذاتية التشغيل حصاد المحاصيل وبذرها، بينما يمكن للطائرات المسيّرة جمع المعلومات للمساعدة في أتمتة تطبيق المدخلات. ^{[ 164 ]} غالبًا ما تستخدم الزراعة الدقيقة هذه التقنيات الآلية. ^{[ 164 ]} وتُستكمل الآلات الآلية بشكل متزايد، أو حتى تُستبدل، بمعدات رقمية جديدة تُؤتمت التشخيص واتخاذ القرارات. ^{[ 172 ]} فعلى سبيل المثال، يمكن تحويل جرار تقليدي إلى مركبة آلية تسمح له ببذر الحقل بشكل مستقل. ^{[ 172 ]}

شهدت الميكنة الآلية زيادة ملحوظة في جميع أنحاء العالم خلال السنوات الأخيرة، على الرغم من أن البيانات العالمية الموثوقة التي تغطي نطاقًا واسعًا من البلدان لا تتوفر إلا للجرارات وحتى عام 2009 فقط. ^{[ 173 ]} وتُعدّ منطقة أفريقيا جنوب الصحراء الكبرى المنطقة الوحيدة التي شهدت ركودًا في تبني الميكنة الآلية على مدى العقود الماضية. ^{[ 164 ] [ 174 ]}

تُستخدم تقنيات الأتمتة بشكل متزايد في إدارة الثروة الحيوانية، على الرغم من نقص الأدلة حول مدى تبنيها. وقد شهدت مبيعات أنظمة الحلب الآلية العالمية ارتفاعًا خلال السنوات الأخيرة، إلا أن استخدامها يتركز على الأرجح في شمال أوروبا، ^{[ 175 ]} ويكاد يكون معدومًا في البلدان ذات الدخل المنخفض والمتوسط. كما توجد آلات تغذية آلية للأبقار والدواجن، ولكن البيانات والأدلة المتعلقة باتجاهات تبنيها ودوافعها شحيحة أيضًا. ^{[ 176 ] [ 164 ]}

يُعدّ قياس التأثيرات الإجمالية لأتمتة الزراعة على فرص العمل أمرًا صعبًا، نظرًا لما يتطلبه من كميات هائلة من البيانات التي تُرصد جميع التحولات وإعادة توزيع العمالة المرتبطة بها، سواءً في المراحل الأولية أو النهائية من الإنتاج. ^{[ 171 ]} وبينما تُقلل تقنيات الأتمتة من الحاجة إلى العمالة للمهام المؤتمتة حديثًا، فإنها تُولّد أيضًا طلبًا جديدًا على العمالة لمهام أخرى، مثل صيانة المعدات وتشغيلها. ^{[ 164 ]} كما يُمكن لأتمتة الزراعة أن تُحفّز فرص العمل من خلال تمكين المنتجين من توسيع الإنتاج وخلق وظائف أخرى في أنظمة الأغذية الزراعية. ^{[ 177 ]} ويصدق هذا بشكل خاص عندما يحدث ذلك في سياق تزايد ندرة العمالة الريفية، كما هو الحال في البلدان ذات الدخل المرتفع والعديد من البلدان ذات الدخل المتوسط. ^{[ 177 ]} من ناحية أخرى، إذا تم الترويج لها قسرًا، على سبيل المثال من خلال الدعم الحكومي في سياق وفرة العمالة الريفية، فقد تؤدي إلى تشريد العمالة وانخفاض الأجور أو ركودها، مما يؤثر بشكل خاص على العمال الفقراء وذوي المهارات المتدنية. ^{[ 177 ]}

يرتبط تغير المناخ والزراعة ارتباطًا وثيقًا على مستوى العالم. يؤثر تغير المناخ على الزراعة من خلال تغيرات في متوسط ​​درجات الحرارة ، ومعدلات هطول الأمطار، والظواهر الجوية المتطرفة (مثل العواصف وموجات الحر)؛ وتغيرات في الآفات والأمراض؛ وتغيرات في تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي والأوزون على مستوى سطح الأرض ؛ وتغيرات في القيمة الغذائية لبعض الأطعمة؛ ^{[ 178 ]} وتغيرات في مستوى سطح البحر . ^{[ 179 ]} ويؤثر الاحتباس الحراري بالفعل على الزراعة، مع تفاوت في توزيع آثاره في أنحاء العالم. ^{[ 180 ]}

في تقرير صدر عام 2022، وصفت الهيئة الحكومية الدولية المعنية بتغير المناخ كيف أدى الاحترار الناجم عن الأنشطة البشرية إلى تباطؤ نمو الإنتاجية الزراعية على مدى الخمسين عامًا الماضية في خطوط العرض المتوسطة والمنخفضة. ^{[ 181 ]} وقد أثرت انبعاثات غاز الميثان سلبًا على غلة المحاصيل من خلال زيادة درجات الحرارة وتركيزات الأوزون السطحي. ^{[ 181 ]} كما يؤثر الاحترار سلبًا على جودة المحاصيل والمراعي واستقرار الحصاد. ^{[ 181 ]} وقد أدى ارتفاع درجة حرارة المحيطات إلى انخفاض الغلة المستدامة لبعض أنواع الأسماك البرية، في حين أن تحمض المحيطات وارتفاع درجة حرارتها قد أثرا بالفعل على الأنواع المائية المستزرعة. ^{[ 181 ]} ومن المرجح أن يزيد تغير المناخ من خطر انعدام الأمن الغذائي لبعض الفئات الضعيفة، مثل الفقراء . ^{[ 182 ]}

لتلبية احتياجات سكان العالم المتزايدين، يحتاج القطاع الزراعي إلى إنتاج ما يقارب 50% أكثر من الغذاء والعلف والألياف بحلول عام 2050 مقارنةً بالكميات التي أنتجها في عام 2012، وذلك وفقًا لتقديرات منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو). وسيؤدي تحقيق هذه الأهداف إلى زيادة الضغط على موارد المياه والأراضي والتربة العالمية التي تعاني أصلًا من نقص الموارد. وفي عدد متزايد من المناطق، يواجه الأمن الغذائي ونظم الأغذية الزراعية خطرًا ناجمًا عن ممارسات إدارة الموارد الطبيعية غير المستدامة، والتوسع الحضري، وارتفاع الطلب على الغذاء والمياه والطاقة والمواد الحيوية، واستمرار التفاوتات الاجتماعية والجنسانية في الوصول إلى الموارد وإدارتها. ^{[ 106 ]}

مارست البشرية تعديل المحاصيل لآلاف السنين، منذ فجر الحضارة. ويؤدي تعديل المحاصيل من خلال ممارسات التهجين إلى تغيير التركيب الجيني للنبات لإنتاج محاصيل ذات خصائص أكثر فائدة للإنسان، مثل ثمار أو بذور أكبر حجماً، أو تحمل الجفاف، أو مقاومة الآفات. وقد تحققت إنجازات كبيرة في مجال تربية النباتات بعد أعمال عالم الوراثة غريغور مندل . فعلى الرغم من تجاهل عمله على الأليلات السائدة والمتنحية في البداية لما يقرب من 50 عاماً، إلا أنه منح مربي النباتات فهماً أفضل لعلم الوراثة وتقنيات التهجين. وتشمل تقنيات تربية المحاصيل اختيار النباتات ذات الصفات المرغوبة، والتلقيح الذاتي والتلقيح الخلطي ، والتقنيات الجزيئية التي تُعدّل الكائن الحي وراثياً. ^{[ 183 ]}

أدى استئناس النباتات، على مر القرون، إلى زيادة الإنتاجية، وتحسين مقاومة الأمراض والجفاف ، وتسهيل الحصاد، وتحسين مذاق المحاصيل وقيمتها الغذائية. وكان للاختيار والتهجين الدقيقين آثارٌ بالغة على خصائص المحاصيل. فقد ساهم اختيار النباتات وتربيتها في عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين في تحسين المراعي (الأعشاب والبرسيم) في نيوزيلندا. كما أسفرت الجهود المكثفة في مجال الطفرات المُستحثة بالأشعة السينية والأشعة فوق البنفسجية (أي الهندسة الوراثية البدائية) خلال خمسينيات القرن العشرين عن إنتاج الأصناف التجارية الحديثة من الحبوب مثل القمح والذرة والشعير. ^{[ 184 ] [ 185 ]}

ساهمت الثورة الخضراء في انتشار استخدام التهجين التقليدي لزيادة الإنتاجية بشكل ملحوظ من خلال استحداث "أصناف عالية الإنتاجية". فعلى سبيل المثال، ارتفع متوسط ​​إنتاجية الذرة في الولايات المتحدة من حوالي 2.5 طن للهكتار (40 بوشل للفدان) عام 1900 إلى حوالي 9.4 طن للهكتار (150 بوشل للفدان) عام 2001. وبالمثل، ارتفع متوسط ​​إنتاجية القمح عالميًا من أقل من طن واحد للهكتار عام 1900 إلى أكثر من 2.5 طن للهكتار عام 1990. ويبلغ متوسط ​​إنتاجية القمح في أمريكا الجنوبية حوالي طنين للهكتار، وفي أفريقيا أقل من طن واحد للهكتار، وفي مصر والجزيرة العربية يصل إلى 3.5 إلى 4 أطنان للهكتار مع الري. في المقابل، يتجاوز متوسط ​​إنتاجية القمح في دول مثل فرنسا 8 أطنان للهكتار. يعود التباين في المحاصيل بشكل رئيسي إلى التباين في المناخ، والوراثة، ومستوى تقنيات الزراعة المكثفة (استخدام الأسمدة، ومكافحة الآفات الكيميائية، والتحكم في النمو لتجنب الرقاد). ^{[ 186 ] [ 187 ] [ 188 ]}

تُعدّ الاستثمارات في الابتكار الزراعي استثمارات طويلة الأجل. ويعود ذلك إلى أن تحويل الأبحاث إلى منتجات تجارية وتكييف التكنولوجيا لتلبية احتياجات مناطق متعددة، فضلاً عن استيفائها للمعايير الوطنية، يستغرق وقتاً قبل اعتمادها وزراعتها في حقول المزارعين. فعلى سبيل المثال، استغرق الأمر 60 عاماً على الأقل منذ إدخال تقنية الذرة الهجينة قبل أن ينتشر استخدامها على نطاق واسع. ^{[ 189 ] [ 190 ]}

لا يُمكن بسهولة نقل الابتكارات الزراعية التي طُوّرت خصيصًا للظروف الزراعية الإيكولوجية لمنطقة ما واستخدامها في منطقة أخرى ذات ظروف زراعية إيكولوجية مختلفة. بل يجب تكييف هذه الابتكارات مع الظروف الخاصة بتلك المنطقة الأخرى، مع مراعاة متطلباتها وتوجيهاتها المتعلقة بالتنوع البيولوجي والبيئة. ويمكن ملاحظة بعض هذه التكييفات من خلال العدد المتزايد باستمرار من أصناف النباتات المحمية بموجب صك حماية أصناف النباتات الذي يديره الاتحاد الدولي لحماية الأصناف النباتية الجديدة (UPOV). ^{[ 189 ]}

الكائنات المعدلة وراثيًا هي كائنات تم تغيير مادتها الوراثية بتقنيات الهندسة الوراثية، والمعروفة عمومًا بتقنية الحمض النووي المؤتلف . وقد وسّعت الهندسة الوراثية نطاق الجينات المتاحة للمربين لاستخدامها في إنتاج سلالات مرغوبة لمحاصيل جديدة. ومن بين الصفات التي تُكتسب في المحاصيل من خلال الهندسة الوراثية: زيادة المتانة، والقيمة الغذائية، ومقاومة الحشرات والفيروسات، وتحمل مبيدات الأعشاب. ^{[ 191 ]} يثير استخدام المحاصيل المعدلة وراثيًا مخاوف تتعلق بسلامة الغذاء ووضع العلامات عليه لدى البعض . وقد فرضت دول عديدة قيودًا على إنتاج واستيراد واستخدام الأغذية والمحاصيل المعدلة وراثيًا. ^{[ 192 ]} وينظم بروتوكول السلامة البيولوجية ، وهو معاهدة دولية، تجارة الكائنات المعدلة وراثيًا. وهناك نقاش مستمر حول وضع العلامات على الأغذية المصنعة من الكائنات المعدلة وراثيًا، وقد فرض الاتحاد الأوروبي متطلبات وضع العلامات على الأغذية المعدلة وراثيًا منذ عام 1997. ^{[ 193 ] [ 194 ]} واعتبارًا من عام 2022، تشترط الولايات المتحدة أيضًا وضع علامات على الأغذية التي تحتوي على مكونات معدلة وراثيًا. ^{[ 195 ] [ 196 ]}

تحتوي البذور المقاومة لمبيدات الأعشاب على جين مُدمج في تركيبها الجيني يسمح للنباتات بتحمل التعرض لمبيدات الأعشاب، بما في ذلك الغليفوسات . تُمكّن هذه البذور المزارع من زراعة محصول يمكن رشه بمبيدات الأعشاب لمكافحة الأعشاب الضارة دون الإضرار بالمحصول المقاوم. يستخدم المزارعون في جميع أنحاء العالم المحاصيل المقاومة لمبيدات الأعشاب. ^{[ 197 ]} مع تزايد استخدام هذه المحاصيل، يزداد استخدام بخاخات مبيدات الأعشاب التي تحتوي على الغليفوسات. في بعض المناطق، ظهرت أعشاب ضارة مقاومة للغليفوسات، مما دفع المزارعين إلى التحول إلى مبيدات أعشاب أخرى. ^{[ 198 ] [ 199 ]} تربط بعض الدراسات أيضًا الاستخدام الواسع النطاق للغليفوسات بنقص الحديد في بعض المحاصيل، وهو ما يُشكل مصدر قلق على إنتاج المحاصيل وجودتها الغذائية، مع ما يترتب على ذلك من آثار اقتصادية وصحية محتملة. ^{[ 200 ]}

تشمل المحاصيل المعدلة وراثيًا الأخرى التي يستخدمها المزارعون محاصيل مقاومة للحشرات، والتي تحتوي على جين من بكتيريا التربة Bacillus thuringiensis (Bt)، التي تنتج سمًا خاصًا بالحشرات. تقاوم هذه المحاصيل أضرار الحشرات. ^{[ 201 ]} يعتقد البعض أنه يمكن اكتساب سمات مقاومة للآفات مماثلة أو أفضل من خلال ممارسات التربية التقليدية، ويمكن اكتساب مقاومة لمختلف الآفات من خلال التهجين أو التلقيح الخلطي مع الأنواع البرية. في بعض الحالات، تُعد الأنواع البرية المصدر الرئيسي لسمات المقاومة؛ فقد اكتسبت بعض أصناف الطماطم مقاومة لما لا يقل عن 19 مرضًا من خلال التهجين مع مجموعات برية من الطماطم. ^{[ 202 ]}

تُعدّ الزراعة سببًا للتدهور البيئي، كما أنها تتأثر به بشدة، مثل فقدان التنوع البيولوجي ، والتصحر ، وتدهور التربة ، وتغير المناخ ، مما يؤدي إلى انخفاض غلة المحاصيل. ^{[ 203 ]} وتُعتبر الزراعة من أهم العوامل المُسببة للضغوط البيئية، لا سيما تغير الموائل، وتغير المناخ، واستخدام المياه، والانبعاثات السامة. كما تُعدّ الزراعة المصدر الرئيسي للسموم المنبعثة في البيئة، بما في ذلك المبيدات الحشرية ، وخاصة تلك المستخدمة في زراعة القطن. ^{[ 204 ] [ 205 ]} وذكر تقرير الاقتصاد الأخضر الصادر عن برنامج الأمم المتحدة للبيئة لعام 2011 أن العمليات الزراعية تُنتج نحو 13% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية الناتجة عن الأنشطة البشرية. ويشمل ذلك الغازات الناتجة عن استخدام الأسمدة غير العضوية، والمبيدات الكيميائية الزراعية، ومبيدات الأعشاب، بالإضافة إلى مدخلات الطاقة من الوقود الأحفوري. ^{[ 206 ]}

تُكبّد الزراعة المجتمع تكاليف خارجية متعددة من خلال آثار مثل أضرار المبيدات على البيئة (وخاصة مبيدات الأعشاب والحشرات)، وجريان المغذيات، والاستخدام المفرط للمياه، وفقدان البيئة الطبيعية. وقد حدد تقييم للزراعة في المملكة المتحدة عام 2000 إجمالي التكاليف الخارجية لعام 1996 بمبلغ 2,343  مليون جنيه إسترليني، أو 208 جنيهات إسترلينية للهكتار الواحد. ^{[ 207 ]} وخلص تحليل لهذه التكاليف في الولايات المتحدة عام 2005 إلى أن الأراضي الزراعية تُكبّد ما يقارب 5 إلى 16  مليار دولار (30 إلى 96 دولارًا للهكتار الواحد)، بينما يُكبّد إنتاج الثروة الحيوانية 714  مليون دولار. ^{[ 208 ]} وخلصت كلتا الدراستين، اللتين ركزتا فقط على الآثار المالية، إلى ضرورة بذل المزيد من الجهود لاستيعاب التكاليف الخارجية. ولم تتضمن أي منهما الإعانات في تحليلها، لكنهما أشارتا إلى أن الإعانات تؤثر أيضًا على تكلفة الزراعة على المجتمع. ^{[ 207 ] [ 208 ]}

تسعى الزراعة إلى زيادة الإنتاج وخفض التكاليف، وغالبًا ما تلجأ إلى تدابير تُقلل التنوع البيولوجي إلى مستويات متدنية للغاية. يزداد الإنتاج مع استخدام مدخلات مثل الأسمدة وإزالة مسببات الأمراض والمفترسات والمنافسين (مثل الأعشاب الضارة). تنخفض التكاليف مع زيادة حجم الوحدات الزراعية، مثل توسيع الحقول؛ وهذا يعني إزالة التحوطات والخنادق وغيرها من مناطق الموائل. تقتل المبيدات الحشرية الحشرات والنباتات والفطريات. ينخفض ​​الإنتاج الفعلي مع الخسائر في المزرعة، والتي قد تنجم عن ممارسات إنتاجية سيئة أثناء الحصاد والمناولة والتخزين. ^{[ 209 ]}

تُظهر الآثار البيئية لتغير المناخ أهمية إجراء البحوث على الآفات والأمراض التي لا تُصيب المناطق عادةً. ففي عام 2021، اكتشف المزارعون صدأ الساق على القمح في منطقة شامبانيا بفرنسا، وهو مرض لم يكن موجودًا سابقًا إلا في المغرب لمدة تتراوح بين 20 و30 عامًا. وبسبب تغير المناخ، أصبحت الحشرات التي كانت تموت خلال فصل الشتاء حية وتتكاثر. ^{[ 210 ] [ 211 ]}

صرح هينينغ شتاينفيلد، وهو مسؤول رفيع المستوى في الأمم المتحدة، بأن "الثروة الحيوانية تُعدّ من أهم العوامل المساهمة في أخطر المشكلات البيئية التي نواجهها اليوم". ^{[ 212 ]} إذ تشغل تربية الماشية 70% من إجمالي الأراضي المستخدمة للزراعة، أو 30% من مساحة اليابسة على كوكب الأرض. وهي من أكبر مصادر غازات الاحتباس الحراري ، إذ تُسهم بنسبة 18% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في العالم، مُقاسةً بمكافئ _ثاني أكسيد الكربون . وللمقارنة، تُصدر وسائل النقل مجتمعةً 13.5% من ثاني أكسيد الكربون _. (وقد تبيّن لاحقًا أن هذه المقارنة غير دقيقة). ^{[ 213 ]} كما تُنتج الثروة الحيوانية 65% من أكسيد النيتروز الناتج عن الأنشطة البشرية (والذي تبلغ قدرته على إحداث الاحتباس الحراري 296 ضعف قدرة _ثاني أكسيد الكربون )، و37% من غاز الميثان الناتج عن الأنشطة البشرية (والذي تبلغ قدرته على إحداث الاحتباس الحراري 23 ضعف قدرة ثاني أكسيد الكربون ₎ . وتُنتج أيضًا 64% من انبعاثات الأمونيا . يُعدّ التوسع في تربية الماشية عاملاً رئيسياً في إزالة الغابات ؛ ففي حوض الأمازون، تشغل المراعي 70% من المساحة الحرجية السابقة ، بينما تُستخدم المساحة المتبقية لزراعة محاصيل العلف. ^{[ 214 ]} كما تُساهم الثروة الحيوانية، من خلال إزالة الغابات وتدهور الأراضي ، في انخفاض التنوع البيولوجي. ومن الظواهر الموثقة جيداً زحف النباتات الخشبية ، الناجم عن الرعي الجائر في المراعي. ^{[ 215 ]} علاوة على ذلك، يُشير برنامج الأمم المتحدة للبيئة (UNEP) إلى أنه " من المتوقع أن ترتفع انبعاثات غاز الميثان من الثروة الحيوانية العالمية بنسبة 60% بحلول عام 2030 في ظل الممارسات وأنماط الاستهلاك الحالية". ^{[ 206 ]}

يُعدّ تحويل الأراضي، أي استخدامها لإنتاج السلع والخدمات، أهمّ الطرق التي يُغيّر بها الإنسان النظم البيئية للأرض، وهو المحرك الرئيسي لفقدان التنوع البيولوجي . وتتراوح تقديرات مساحة الأراضي التي حوّلها الإنسان بين 39 و50%. ^{[ 216 ]} ويُقدّر أن 24% من الأراضي على مستوى العالم تُعاني من تدهور الأراضي، وهو انخفاض طويل الأمد في وظائف النظم البيئية وإنتاجيتها، وتتأثر الأراضي الزراعية بشكل غير متناسب. ^{[ 217 ]} وتُعدّ إدارة الأراضي العامل الرئيسي وراء هذا التدهور؛ إذ  يعتمد 1.5 مليار شخص على الأراضي المتدهورة. ويمكن أن يحدث التدهور من خلال إزالة الغابات، والتصحر ، وتآكل التربة ، واستنزاف المعادن، والتحمض ، أو التملح . ^{[ 148 ]} في عام 2021، بلغت مساحة الأراضي الزراعية العالمية 4.79 مليار هكتار، بانخفاض قدره 2%، أي 0.09 مليار هكتار، مقارنةً بعام 2000. وبين عامي 2000 و2021، استُخدم ما يقرب من ثلثي الأراضي الزراعية كمراعي دائمة (3.21 مليار هكتار في عام 2021)، بانخفاض قدره 5% (0.17 مليار هكتار). وشكّلت الأراضي المزروعة ثلث إجمالي الأراضي الزراعية (1.58 مليار هكتار في عام 2021)، بزيادة قدرها 6% (0.09 مليار هكتار). ^{[ 110 ]} وفي الولايات المتحدة، يُقدّر إجمالي استخدام الأراضي الزراعية بنحو 56%، ^{[ 218 ]} وبإضافة الرعي، تُشكّل تربية الحيوانات حوالي 80% من الأراضي الزراعية. ^{[ 219 ]}

تُعرف ظاهرة التخثث ، وهي زيادة مفرطة في المغذيات في النظم البيئية المائية، مما يؤدي إلى ازدهار الطحالب ونقص الأكسجين ، وتتسبب في نفوق الأسماك ، وفقدان التنوع البيولوجي ، وجعل المياه غير صالحة للشرب والاستخدامات الصناعية الأخرى. كما أن الإفراط في التسميد واستخدام السماد العضوي في الأراضي الزراعية، بالإضافة إلى الكثافة العالية للماشية، يتسبب في جريان المغذيات (وخاصة النيتروجين والفوسفور ) وتسربها من الأراضي الزراعية . وتُعد هذه المغذيات من الملوثات غير المحددة المصدر الرئيسية التي تُساهم في تخثث النظم البيئية المائية وتلوث المياه الجوفية، مما يُؤثر سلبًا على صحة الإنسان. ^{[ 220 ]} كما تُقلل الأسمدة من التنوع البيولوجي الأرضي من خلال زيادة التنافس على الضوء، مما يُفضل الأنواع القادرة على الاستفادة من المغذيات المُضافة. ^{[ 221 ]}

يواجه القطاع الزراعي في الوقت نفسه تزايدًا في الطلب على المياه العذبة واضطرابات في هطول الأمطار (الجفاف والفيضانات والأمطار الغزيرة والظواهر الجوية المتطرفة) في الحقول والمراعي المعتمدة على الأمطار. ^{[ 166 ]} وتستهلك الزراعة 70% من موارد المياه العذبة، ^{[ 222 ] [ 223 ]} ويُقدّر أن 41% من استخدام مياه الري العالمية الحالية يتم على حساب متطلبات التدفق البيئي. ^{[ 166 ]} وفي الولايات المتحدة، تستهلك الزراعة حوالي 80% من إجمالي استهلاك المياه، حيث تمثل تربية الحيوانات نصف الاستهلاك الزراعي (حوالي 40%). ^{[ 224 ]} ومن المعروف منذ زمن طويل أن طبقات المياه الجوفية في مناطق متنوعة مثل شمال الصين وأعالي نهر الغانج وغرب الولايات المتحدة آخذة في النضوب، وتُوسّع الأبحاث الحديثة نطاق هذه المشاكل لتشمل طبقات المياه الجوفية في إيران والمكسيك والمملكة العربية السعودية. ^{[ 225 ]} يتزايد الضغط على موارد المياه من قِبل الصناعة والمناطق الحضرية، مما يعني تفاقم ندرة المياه ومواجهة الزراعة لتحدي إنتاج المزيد من الغذاء لسكان العالم المتزايد عددهم في ظل موارد مائية متضائلة. ^{[ 226 ]} في حين انخفض استهلاك المياه في القطاع الصناعي خلال العقود القليلة الماضية، ولم يزد استهلاكها في البلديات إلا بشكل طفيف منذ عام 2010، استمر استهلاكها في القطاع الزراعي في النمو بوتيرة متسارعة. ^{[ 166 ]} كما يمكن أن يتسبب استخدام المياه في الزراعة في مشاكل بيئية جسيمة، بما في ذلك تدمير الأراضي الرطبة الطبيعية، وانتشار الأمراض المنقولة بالمياه، وتدهور الأراضي نتيجة التملح والتشبع بالمياه، عند تطبيق الري بطريقة غير سليمة. ^{[ 227 ]}

ازداد استخدام المبيدات الحشرية منذ عام 1950 ليصل إلى 2.5  مليون طن قصير سنويًا على مستوى العالم، ومع ذلك ظلت خسائر المحاصيل بسبب الآفات ثابتة نسبيًا. ^{[ 228 ]} وقدّرت منظمة الصحة العالمية في عام 1992 أن ثلاثة ملايين حالة تسمم بالمبيدات تحدث سنويًا، مما يتسبب في 220 ألف حالة وفاة. ^{[ 229 ]} وتؤدي المبيدات الحشرية إلى ظهور مقاومة لها في مجموعات الآفات، مما يؤدي إلى حالة تُعرف باسم "دوامة المبيدات"، حيث تستدعي مقاومة الآفات تطوير مبيد حشري جديد. ^{[ 230 ]}

ثمة حجة بديلة مفادها أن سبيل "إنقاذ البيئة" ومنع المجاعة يكمن في استخدام المبيدات الحشرية والزراعة المكثفة عالية الإنتاجية، وهو رأي يتجلى في اقتباس يتصدر موقع مركز قضايا الغذاء العالمية: "زيادة الإنتاج لكل فدان تترك مساحة أكبر للطبيعة". ^{[ 231 ] [ 232 ]} ومع ذلك، يرى النقاد أن المفاضلة بين البيئة والحاجة إلى الغذاء ليست حتمية، ^{[ 233 ]} وأن المبيدات الحشرية يمكن أن تحل محل الممارسات الزراعية الجيدة مثل تناوب المحاصيل. ^{[ 230 ]} وتتضمن تقنية إدارة الآفات الزراعية "الدفع والجذب" الزراعة المختلطة، واستخدام روائح النباتات لصد الآفات عن المحاصيل (الدفع) وجذبها إلى مكان يمكن إزالته منه (الجذب). ^{[ 234 ]}

تساهم الزراعة في تغير المناخ من خلال انبعاثات غازات الاحتباس الحراري وتحويل الأراضي غير الزراعية، كالغابات، إلى أراضٍ زراعية. ^{[ 235 ]} ويساهم قطاع الزراعة والغابات واستخدام الأراضي بنسبة تتراوح بين 13% و21% من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري العالمية. [236] وتشكل انبعاثات أكسيد النيتروز والميثان ^{أكثر من نصف} إجمالي انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من الزراعة. ^{[ 237 ]} وتُعد تربية الحيوانات مصدراً رئيسياً لانبعاثات غازات الاحتباس الحراري. ^{[ 238 ]}

تُشكل انبعاثات غازات الدفيئة الناتجة عن إنتاج الغذاء حوالي 57% من إجمالي الانبعاثات العالمية، بينما تُساهم الأغذية النباتية بنسبة 29%، أما النسبة المتبقية البالغة 14% فتُعزى إلى استخدامات أخرى. ^{[ 239 ]} وقد مثّلت إدارة الأراضي الزراعية وتغيير استخداماتها النسبة الأكبر من إجمالي الانبعاثات (38% و29% على التوالي)، في حين كان الأرز ولحم البقر أكبر السلع النباتية والحيوانية المُساهمة (12% و25% على التوالي). ^{[ 239 ]} وتُعدّ جنوب وجنوب شرق آسيا وأمريكا الجنوبية أكبر مصادر انبعاثات غازات الدفيئة الناتجة عن الإنتاج. ^{[ 239 ]}

يُعرّض تغير المناخ جزءًا كبيرًا من المحاصيل للخطر بالفعل عند ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 1.5 درجة مئوية. فبينما تُعدّ نسبة المحاصيل المُهددة ضئيلة نسبيًا في أمريكا الشمالية وأوروبا وآسيا الوسطى عند هذا المستوى من الاحترار، فإنّ ما يقرب من 50% من الأراضي الزراعية في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا ، على سبيل المثال، مُعرّضة للخطر. ومع استمرار ارتفاع درجات الحرارة، يزداد الخطر في جميع المناطق، بدرجات متفاوتة. وعلى الصعيد العالمي، تتناقص مساحة الأراضي الزراعية الواقعة ضمن النطاق المناخي الآمن لجميع مجموعات المحاصيل الرئيسية مع تجاوز الاحترار 1.5 درجة مئوية. ^{[ 240 ] [ 241 ]}

أدت أساليب الزراعة الحالية إلى استنزاف موارد المياه، وارتفاع معدلات التعرية، وانخفاض خصوبة التربة. لا تكفي المياه لمواصلة الزراعة بالأساليب الحالية؛ لذا، يجب إعادة النظر في كيفية استخدام موارد المياه والأراضي والنظم البيئية لزيادة غلة المحاصيل. يتمثل أحد الحلول في تقدير قيمة النظم البيئية، مع مراعاة المفاضلات البيئية والمعيشية، وتحقيق التوازن بين حقوق مختلف المستخدمين ومصالحهم. ^{[ 242 ]} يجب معالجة أوجه عدم المساواة التي تنشأ عند اعتماد هذه التدابير، مثل إعادة توزيع المياه من المناطق الفقيرة إلى المناطق الغنية، وإزالة الغابات لإفساح المجال أمام أراضٍ زراعية أكثر إنتاجية، أو الحفاظ على نظام الأراضي الرطبة الذي يحد من حقوق الصيد. ^{[ 243 ]}

تُسهم التطورات التكنولوجية في تزويد المزارعين بالأدوات والموارد اللازمة لجعل الزراعة أكثر استدامة. ^{[ 244 ]} وتتيح التكنولوجيا ابتكارات مثل الحراثة المحافظة ، وهي عملية زراعية تساعد على منع فقدان الأراضي بسبب التعرية، والحد من تلوث المياه، وتعزيز عزل الكربون . ^{[ 245 ]}

يمكن أن تُسهم الأتمتة الزراعية في مواجهة بعض التحديات المرتبطة بتغير المناخ، وبالتالي تسهيل جهود التكيف. ^{[ 164 ]} فعلى سبيل المثال، يُمكن لتطبيق تقنيات الأتمتة الرقمية (مثل الزراعة الدقيقة) تحسين كفاءة استخدام الموارد في ظل ظروف تزداد صعوبةً على المنتجين الزراعيين. ^{[ 164 ]} علاوة على ذلك، عند تطبيقها في مجال الاستشعار والإنذار المبكر، يُمكنها المساعدة في معالجة عدم اليقين وعدم القدرة على التنبؤ بالأحوال الجوية المرتبطة بتسارع تغير المناخ. ^{[ 164 ]}

تشمل الممارسات المستدامة المحتملة الأخرى الزراعة الحافظة ، والزراعة الحراجية ، وتحسين الرعي ، وتجنب تحويل المراعي، وإنتاج الفحم الحيوي . ^{[ 246 ] [ 247 ]} وتحول ممارسات الزراعة الأحادية الحالية في الولايات المتحدة دون تبني ممارسات مستدامة على نطاق واسع، مثل دورات المحاصيل التي تتضمن 2-3 محاصيل مع الأعشاب أو التبن إلى جانب المحاصيل السنوية، ما لم تصبح أهداف خفض الانبعاثات، مثل عزل الكربون في التربة، سياسة رسمية. ^{[ 248 ]}

يمكن تلبية الطلب على الغذاء لسكان الأرض المتوقعين، في ظل التوقعات الحالية لتغير المناخ، من خلال تحسين الأساليب الزراعية، وتوسيع المناطق الزراعية، وعقلية استهلاكية موجهة نحو الاستدامة. ^{[ 249 ]}

منذ أربعينيات القرن العشرين، شهدت الإنتاجية الزراعية ارتفاعًا هائلًا، ويعود ذلك في معظمه إلى زيادة استخدام الآلات الزراعية كثيفة الاستهلاك للطاقة، والأسمدة، والمبيدات. وتأتي الغالبية العظمى من هذه الطاقة من مصادر الوقود الأحفوري . ^{[ 250 ]} وبين ستينيات وثمانينيات القرن العشرين، أحدثت الثورة الخضراء تحولًا جذريًا في الزراعة حول العالم، حيث ارتفع إنتاج الحبوب العالمي بشكل ملحوظ (بين 70% و390% للقمح، وبين 60% و150% للأرز، تبعًا للمنطقة الجغرافية) ^{[ 251 ]} بالتزامن مع تضاعف عدد سكان العالم . وقد أثار الاعتماد الكبير على البتروكيماويات مخاوف من أن يؤدي نقص النفط إلى زيادة التكاليف وانخفاض الإنتاج الزراعي. ^{[ 252 ]}

تعتمد الزراعة الصناعية على الوقود الأحفوري بطريقتين أساسيتين: الاستهلاك المباشر في المزرعة وتصنيع المدخلات المستخدمة فيها. يشمل الاستهلاك المباشر استخدام مواد التشحيم والوقود لتشغيل المركبات والآلات الزراعية. ^{[ 252 ]}

يشمل الاستهلاك غير المباشر تصنيع الأسمدة والمبيدات الحشرية والآلات الزراعية. ^{[ 252 ]} وعلى وجه الخصوص، قد يمثل إنتاج الأسمدة النيتروجينية أكثر من نصف استهلاك الطاقة الزراعية. ^{[ 253 ]} ويمثل الاستهلاك المباشر وغير المباشر في المزارع الأمريكية مجتمعةً حوالي 2% من إجمالي استهلاك الطاقة في البلاد. وقد بلغ الاستهلاك المباشر وغير المباشر للطاقة في المزارع الأمريكية ذروته عام 1979، ثم انخفض تدريجيًا منذ ذلك الحين. ^{[ 252 ]} ولا تقتصر النظم الغذائية على الزراعة فحسب، بل تشمل أيضًا عمليات المعالجة والتعبئة والتغليف والنقل والتسويق والاستهلاك والتخلص من الأغذية والمنتجات ذات الصلة خارج المزارع. وتمثل الزراعة أقل من خُمس استهلاك الطاقة في النظم الغذائية في الولايات المتحدة. ^{[ 254 ] [ 255 ]}

تُستخدم المنتجات البلاستيكية على نطاق واسع في الزراعة، بما في ذلك زيادة غلة المحاصيل وتحسين كفاءة استخدام المياه والمواد الكيميائية الزراعية. تشمل منتجات "البلاستيك الزراعي" أغشية لتغطية البيوت المحمية والأنفاق الزراعية، وغطاءً للتربة (مثلًا لكبح نمو الأعشاب الضارة، والحفاظ على المياه ، ورفع درجة حرارة التربة، وتسهيل عملية التسميد)، وأقمشة التظليل، وحاويات المبيدات، وصواني الشتلات، والشبكات الواقية، وأنابيب الري. أما البوليمرات الأكثر شيوعًا في هذه المنتجات فهي البولي إيثيلين منخفض الكثافة (LPDE)، والبولي إيثيلين الخطي منخفض الكثافة (LLDPE)، والبولي بروبيلين (PP)، والبولي فينيل كلوريد (PVC). ^{[ 256 ]}

يصعب تحديد الكمية الإجمالية للبلاستيك المستخدم في الزراعة. فقد أشارت دراسة أجريت عام 2012 إلى  استهلاك ما يقارب 6.5 مليون طن سنويًا على مستوى العالم، بينما قدّرت دراسة لاحقة أن الطلب العالمي في عام 2015 تراوح بين 7.3  و9 ملايين طن. وقد أدى الاستخدام الواسع النطاق للغطاء البلاستيكي ، إلى جانب غياب نظام جمع وإدارة فعّال، إلى تراكم كميات كبيرة من مخلفات الغطاء. ومع مرور الوقت، تتسبب عوامل التجوية والتحلل في تفتت الغطاء، فتتراكم هذه الشظايا وقطع البلاستيك الأكبر حجمًا في التربة. وقد تم قياس مخلفات الغطاء بمستويات تتراوح بين 50 و260  كيلوغرامًا للهكتار الواحد في الطبقة السطحية من التربة في المناطق التي يعود فيها استخدام الغطاء إلى أكثر من 10 سنوات، مما يؤكد أن التغطية بالغطاء البلاستيكي مصدر رئيسي لتلوث التربة بالجسيمات البلاستيكية الدقيقة والكبيرة على حد سواء . ^{[ 256 ]}

تُعدّ المواد البلاستيكية الزراعية، وخاصة الأغشية البلاستيكية، صعبة التدوير نظرًا لارتفاع مستويات التلوث فيها (تصل إلى 40-50% من وزنها، نتيجة تلوثها بالمبيدات والأسمدة والتربة والحطام والنباتات الرطبة وماء عصير السيلاج ومثبتات الأشعة فوق البنفسجية) وصعوبة جمعها. ولذلك، غالبًا ما تُدفن أو تُهمل في الحقول والمجاري المائية أو تُحرق. وتؤدي هذه الممارسات إلى تدهور التربة، وقد تُسبب تلوثها وتسرب الجزيئات البلاستيكية الدقيقة إلى البيئة البحرية نتيجةً لجريان مياه الأمطار وغسل المد والجزر. إضافةً إلى ذلك، قد يكون للمواد المضافة في الأغشية البلاستيكية المتبقية (مثل مثبتات الأشعة فوق البنفسجية والحرارية) آثار ضارة على نمو المحاصيل وبنية التربة ونقل العناصر الغذائية ومستويات الملوحة. وهناك خطر من أن يؤدي استخدام الأغطية البلاستيكية إلى تدهور جودة التربة ، واستنزاف مخزون المواد العضوية فيها، وزيادة مقاومتها للماء، وانبعاث غازات دفيئة. ويمكن للجزيئات البلاستيكية الدقيقة المنبعثة من تفتت المواد البلاستيكية الزراعية أن تمتص الملوثات وتُركّزها، ما يُتيح انتقالها عبر السلسلة الغذائية. ^{[ 256 ]}

الاقتصاد الزراعي هو علم الاقتصاد الذي يُعنى بإنتاج وتوزيع واستهلاك السلع والخدمات الزراعية. ^{[ 258 ]} بدأ دمج الإنتاج الزراعي مع النظريات العامة للتسويق والأعمال كمجال دراسي في أواخر القرن التاسع عشر، وشهد نموًا ملحوظًا خلال القرن العشرين. ^{[ 259 ]} على الرغم من حداثة دراسة الاقتصاد الزراعي نسبيًا، إلا أن الاتجاهات الرئيسية في الزراعة أثرت بشكل كبير على الاقتصادات الوطنية والدولية عبر التاريخ، بدءًا من المزارعين المستأجرين ونظام المشاركة في المحاصيل في جنوب الولايات المتحدة بعد الحرب الأهلية الأمريكية ^{[ 260 ]} وصولًا إلى النظام الإقطاعي الأوروبي . ^{[ 261 ]} في الولايات المتحدة، وفي غيرها من البلدان، ارتفعت تكاليف الغذاء المنسوبة إلى معالجة الأغذية وتوزيعها وتسويق المنتجات الزراعية ، والتي يُشار إليها أحيانًا بسلسلة القيمة ، بينما انخفضت التكاليف المنسوبة إلى الزراعة نفسها. ويرتبط هذا بزيادة كفاءة الزراعة، بالإضافة إلى ارتفاع مستوى القيمة المضافة (مثل المنتجات الأكثر معالجة) التي توفرها سلسلة التوريد. وقد ازداد تركيز السوق في هذا القطاع أيضاً، وعلى الرغم من أن الأثر الإجمالي لزيادة تركيز السوق من المرجح أن يكون زيادة في الكفاءة، إلا أن هذه التغييرات تعيد توزيع الفائض الاقتصادي بين المنتجين (المزارعين) والمستهلكين، وقد يكون لها آثار سلبية على المجتمعات الريفية. ^{[ 262 ]}

يمكن لسياسات الحكومات الوطنية، كالضرائب والإعانات والتعريفات الجمركية وغيرها، أن تُغير بشكلٍ كبيرٍ السوق الاقتصادية للمنتجات الزراعية. ^{[ 263 ]} منذ ستينيات القرن الماضي على الأقل، أثرت مجموعة من القيود التجارية وسياسات سعر الصرف والإعانات على المزارعين في كلٍ من الدول النامية والمتقدمة. في ثمانينيات القرن الماضي، عانى المزارعون غير المدعومين في الدول النامية من آثارٍ سلبيةٍ نتيجةً للسياسات الوطنية التي أدت إلى انخفاضٍ مصطنعٍ في الأسعار العالمية للمنتجات الزراعية. بين منتصف ثمانينيات القرن الماضي وأوائل الألفية الثانية، حدّت العديد من الاتفاقيات الدولية من التعريفات الجمركية الزراعية والإعانات وغيرها من القيود التجارية. ^{[ 264 ]}

لكن اعتبارًا من عام 2009لا تزال هناك قدر كبير من التشوهات الناجمة عن السياسات في أسعار المنتجات الزراعية العالمية. وكانت المنتجات الزراعية الثلاثة الأكثر تأثراً بالتشوهات التجارية هي السكر والحليب والأرز، ويعود ذلك أساساً إلى الضرائب. ومن بين البذور الزيتية ، كان السمسم الأكثر خضوعاً للضرائب، ولكن بشكل عام، كانت مستويات الضرائب على حبوب العلف والبذور الزيتية أقل بكثير من مستويات الضرائب على منتجات الثروة الحيوانية. ومنذ ثمانينيات القرن الماضي، انخفضت التشوهات الناجمة عن السياسات في منتجات الثروة الحيوانية أكثر من المحاصيل خلال الإصلاحات العالمية في السياسة الزراعية. ^{[ 263 ]} وعلى الرغم من هذا التقدم، لا تزال بعض المحاصيل، مثل القطن، تتلقى دعماً في الدول المتقدمة، مما يؤدي إلى انخفاض مصطنع في الأسعار العالمية، ويسبب معاناة في الدول النامية التي لا يحصل مزارعوها على الدعم. ^{[ 265 ]} وعادةً ما تُصنّف السلع غير المصنعة، مثل الذرة وفول الصويا والماشية، للدلالة على جودتها، مما يؤثر على السعر الذي يحصل عليه المنتج. ويتم الإبلاغ عن السلع عادةً بكميات الإنتاج، مثل الحجم أو العدد أو الوزن. ^{[ 266 ]}

يُعدّ علم الزراعة مجالًا واسعًا متعدد التخصصات في علم الأحياء ، يشمل جوانب العلوم الدقيقة والطبيعية والاقتصادية والاجتماعية المستخدمة في ممارسة الزراعة وفهمها. ويغطي هذا العلم مواضيع مثل علم المحاصيل، وتربية النباتات وعلم الوراثة، وأمراض النبات ، ونمذجة المحاصيل، وعلم التربة، وعلم الحشرات ، وتقنيات الإنتاج وتحسينها، ودراسة الآفات ومكافحتها، ودراسة الآثار البيئية الضارة مثل تدهور التربة، وإدارة النفايات ، والمعالجة الحيوية . ^{[ 267 ] [ 268 ]}

بدأ البحث العلمي في الزراعة في القرن الثامن عشر، عندما أجرى يوهان فريدريش ماير تجارب على استخدام الجبس ( كبريتات الكالسيوم المائية ) كسماد. ^{[ 269 ]} أصبح البحث أكثر منهجية عندما بدأ جون لوز وهنري جيلبرت في عام 1843 سلسلة من التجارب الحقلية الزراعية طويلة الأجل في محطة روثامستيد للأبحاث في إنجلترا؛ ولا يزال بعضها، مثل تجربة عشب الحديقة ، مستمرًا حتى اليوم. ^{[ 270 ] [ 271 ]} في أمريكا، وفر قانون هاتش لعام 1887 تمويلًا لما كان أول من أطلق عليه اسم "العلوم الزراعية"، مدفوعًا باهتمام المزارعين بالأسمدة. ^{[ 272 ]} في علم الحشرات الزراعية، بدأت وزارة الزراعة الأمريكية البحث في المكافحة البيولوجية في عام 1881؛ أطلقت أول برنامج كبير لها في عام 1905، حيث بحثت في أوروبا واليابان عن الأعداء الطبيعيين لعثة الإسفنج وعثة الذيل البني ، وأنشأت طفيليات (مثل الدبابير الانفرادية) ومفترسات لكلا الآفتين في الولايات المتحدة. ^{[ 273 ] [ 274 ] [ 275 ]}

تميل شركات الأعمال الزراعية، والجماعات البيئية، ونقابات العمال الزراعيين، والمنظمات التي تمثل سلعًا زراعية محددة، إلى ممارسة الضغط في القطاع الزراعي . ^{[ 281 ]} وقد يؤدي هذا الضغط إلى زيادة معدلات الهجرة بما يتجاوز ما يفضله الناخب العادي . ^{[ 282 ]} وتقود منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة (الفاو) الجهود الدولية للقضاء على الجوع، وتوفر منبرًا للتفاوض بشأن اللوائح والاتفاقيات الزراعية العالمية. ويشير صموئيل جوتزي، مدير قسم الإنتاج الحيواني والصحة في الفاو، إلى أن ضغوط الشركات الكبرى قد أوقفت الإصلاحات التي من شأنها تحسين صحة الإنسان والبيئة. فعلى سبيل المثال، رُفضت مقترحات عام 2010 بشأن مدونة سلوك طوعية لقطاع الثروة الحيوانية، والتي كانت ستوفر حوافز لتحسين معايير الصحة، واللوائح البيئية، مثل عدد الحيوانات التي يمكن أن تدعمها مساحة من الأرض دون إلحاق ضرر طويل الأمد، وذلك بسبب ضغوط شركات الأغذية الكبرى. ^{[ 283 ]}