农业对环境的影响

农业对环境的影响（Environmental impact of agriculture）中所谈论的是由不同的耕作方式对周围生态系统所产生的影响，以及根据影响状况，可追溯到采用的耕作方式。.这类影响会因农民的做法及其规模，而有很大差异。若要减缓影响，可采用可持续性农业的做法达到目的。农业对环境产生负面影响是个由来已久的问题，纵然有专家设计创新手段来减少破坏和提高生态效率，但仍然令人担忧。虽然pastoralism对环境较为有利，但现代environmental impact of meat production程度仍高于着重生产水果、蔬菜和其他生物质的农业活动。由牛粪中氨的排放而造成的环境污染，一直是人们关注的问题。

针对环境影响评估，专家采用的指标有两种：根据农民的生产方式的“手段指标”，以及耕作方式对耕作系统或环境所产生排放影响的“效果指标”。手段指标的一个例子是地下水的品质，会受土壤接受氮数量的影响。而衡量硝酸盐流失到地下水的程度则是种效果指标。手段指标着眼于农民的做法，而效果指标则着重在农业系统实际发生的影响。例如，手段指标可用来分析农民的农药和肥料施用的方式，而效果指标会用来分析耕作方式排放多少二氧化碳或是土壤中的氮含量有多少。

农业对环境的影响所包含的对象有：土壤、水、空气、动物，以及土壤种类、人、植物和食物本身。农业造成大量环境退化的问题，包括有气候变化、森林砍伐、生物多样性丧失、Dead zone (ecology)、基因工程、灌溉问题、污染物、土壤退化和废弃物。 由于农业对全球社会和环境系统甚为重要，国际社会致力提高粮食生产的可持续性，这是联合国通过的Sustainable Development Goal 2中的重要目标：“终止饥饿（zero hunger）、实现粮食安全和改善营养，同时促进可持续农业”。联合国环境署在其2021年“与自然和平相处”的报告中强调，农业既是驱动环境退化的因素，同时也是受到环境退化威胁的产业。


**不同农业生产方式**

**动物畜养**
本节摘自肉类生产对环境的影响。

肉类生产对环境的影响因各地采用的不同做法而有差异。所有的做法都会对环境产生多种影响，包括污染、使用化石燃料造成的温室气体排放、牲畜产生的甲烷、废水及水和土地的消耗。畜养牲畜以取得肉类的方式有多种，包括有机农业、自由放养、Intensive animal farming、自给农业，以及小规模的狩猎和捕鱼。
肉类生产被认为是导致当前生物多样性丧失危机的重要因素。联合国生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）在其2019年评估报告中说工业化农业和过度捕捞是导致物种灭绝的主要驱动因素，其中的肉类和乳制品生产占有绝大部分。联合国粮食及农业组织 (FAO) 在2006年发布名为《畜牧业的巨大阴影》的报告中说，“畜牧业是许多生态系统以及整个地球的主要压力源。是最大的压力源之一。是产生温室气体和生物多样性丧失的重要原因，无论在已开发国家或是开发中国家中，也是造成水污染的主要来源。”
肉类生产业是导致委内瑞拉森林砍伐的驱动因素。
生产不同食品而发生的平均温室气体排放。
放牧使用的土地占有地球上无冰陆地面积的26%，而生产饲料作物占用大约3分之1的耕地（或占大约农地的75%）。全球为生产粮食所产生的温室气体排放，占全球人为温室气体排放量的3分之1，而其中肉类生产的占比就接近60%。
世界谷类生产中，用于动物饲料的有甚大的占比。

在种植供人类和动物食用的作物之间，存在对土地等资源的竞争，其中“全球抢用土地趋势（global land squeeze）”也会影响到粮食安全。肉类生产，尤其是牛肉的，是导致热带雨林遭到砍伐的主要驱动力，其中大约80%转化的土地是为饲养牛只而用，而自1970年以来，亚马逊盆地所发生的森林砍伐，其中有91%的土地是为转化作养牛之用。

其他对肉类生产的担忧中包括有对健康的影响，这也通常与环境影响有关联。

所产生的影响中有部分可归因于畜牧业的非肉类生产部分，例如生产羊毛、蛋类和乳制品，以及用于耕作用的牲畜。据估计，世界上多达一半的农田是使用兽力来耕作。

根据多项研究，肉类消费的增加与目前population growth和个人收入（或国内生产总额（GDP））的增加有关联。如果增加趋势维持不变，就会增加碳排放，并进一步加剧生物多样性丧失的程度。联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）在其2019年Special Report on Climate Change and Land的摘要（也包含其他人的报告）中断言，世人为缓解和适应气候变化 ，需要朝植物性饮食做改变。


**灌溉**
地下含水层因抽取过度而会枯竭。在国际食粮贸易中，粮食生产国超用地下水是个老问题。长此以往，等含水层中的存量被用罄，就会出现粮食危机。。

本节摘自Environmental effects of irrigation。

灌溉对环境的影响与灌溉导致的土壤和水的数量和品质的变化，以及随后对河流流域和灌溉计划下游的自然和社会条件的影响有关联。这些影响源于灌溉计划的建设和运作而引起的水文条件改变。

问题中包括有地下含水层因overdrafting而枯竭。土壤可能因Distribution uniformity不良或浪费水资源和化学物，而发生过度灌溉，以及水污染。过度灌溉会导致地下水位上升的深层排水，而产生土壤盐化问题，需要通过某种形式的地下排水来做watertable control。但如果土壤灌溉不足，则会导致soil salinity control不佳，土壤盐化随之加剧，在高蒸发量地区的土壤表面会累积有毒的盐分，变成需要利用淋溶作用把盐分洗出，再利用排水将盐带走。使用含盐或高钠的水灌溉，会形成盐碱地，破坏土壤结构。


**农药**
曳引机在刚犁过的农地上喷洒农药，这种施药方式容易造成pesticide drift，而最终进入水道中。|282x282px

本节摘自Environmental impact of pesticides。

农药对环境的影响，描述的是使用农药所产生的各式后果。农药产生的意外后果是现代工业化农业对环境造成负面影响的主要驱动因素之一。农药是有毒化学物质，目的在杀死害虫，但也会影响到非目标物种，包括植物、动物和人类。因为采用对整片农田喷洒或散布的方式，农药中有超过98%和除草剂中有超过95%会延伸到目标物种以外。其他农用化学品，例如化学肥料，也会对环境产生负面影响。

农药的负面影响不仅发生在其应用的地区。地表径流和农药漂移会把农药带入遥远的水生环境或其他领域、放牧区、人类定居点和未开发地区。其他问题还有对农药不良的生产、运输、储存和弃置的做法。长期重复使用农药会增加害虫的抵抗力，而其对其他物种（例如害虫的天敌）的影响会让害虫问题死灰复燃。替代大量使用农药的做法，例如integrated pest management和可持续农业技术（例如混养），可将这些后果减轻，又无须使用有害的毒性化学物质。

根据建构环境模型显示，全球有60%以上的农业用地（约2,450万平方公里）“面临至少一种以上农药污染的风险”，超过30%处于“高风险”之中，这高风险中的3分之1位于生物多样性高的地区。每种农药或杀虫剂都会产生特定的环境问题。由于农药会产生不良影响，而导致许多遭到禁用，另有法规会限制和/或减少一些农药的使用。但全球使用农药（包括一些在某些司法管辖区已遭禁止的旧/过时杀虫剂）的总体数量却有增加。


**塑料**
种植草莓时用于覆盖表土的塑胶地膜。

本节摘自Plasticulture。

农业塑料栽种是指在农业应用中使用塑料的做法。这类塑料被广泛地称为“ag applications”。 包括有土壤熏蒸膜、灌溉滴灌软管/管材、塑料植物包装绳、育苗盆和打包材料，但这个名词最常用于各种塑料植物/土壤覆盖物。覆盖物的范围包括塑料地膜、田中行作物覆盖物、polytunnel以及塑料温室等等。

预计到2019年，用于农业的塑料将达到670万吨，占全球产量的2%。农业中使用的塑料因受农业化学品的污染而难以回收。此外，塑料降解成微塑料也对soil health、微生物本身及有益的生物（如蚯蚓）有害。当前的科学尚无法证实这种方式对种出的食物，或是吃了这种食物的人类是否有害。一些政府，如欧盟推动的循环经济，已开始对农业塑料栽种的使用和农场产生的塑胶污染予以规范。

**各式环境问题**

**气候变化**

气候变化和农业两项有相互关联的作用，发生的规模为全球性。预计全球变暖会对农业的条件产生重大影响，其中包括气温、降水和冰河径流。这些条件决定生物圈能否生产足够食物，以喂养人类和畜牧动物。不断上升的二氧化碳水准也会对作物产量产生不利和有利的影响。评估全球气候变化对农业的影响，有助于正确预测和调整农业活动，在最大限度内提高产量。虽说气候变化对农业生产的净影响尚不确定，但它很可能会改变个别作物的适宜种植区。而适应这种地理转移会涉及相当大的经济成本和社会影响。

与此同时，农业已被证明会对气候变化产生重大影响，主要是透过产生和释放二氧化碳、甲烷和一氧化二氮等温室气体。此外，进行耕作、施肥和施用农药还会释放氨、硝酸盐、磷和许多其他会影响空气、水和土壤品质以及生物多样性的农药。农业还会改变地球的land cover，而改变其吸收或反射热和光的能力，造成辐射强迫。土地因为森林砍伐和沙漠化等变化，以及使用化石燃料是主要人为二氧化碳的来源；农业本身是增加大气中甲烷和一氧化二氮浓度的主要因素。 

大多数甲烷的排放来自畜养的牲畜，特别是牛（反刍动物）和猪等。其他的动物如家禽和鱼类也会产生，但影响小得多。目前人们正开发一些解决方案来应对反刍动物的排放。包括利用其粪便中的生物燃气、基因挑选、免疫接种、驱除瘤胃原虫及增强产乙酸菌替代产甲烷菌的作用、提供反刍动物包含Methanotroph的饲料，和修改饲料配方以及采用放牧的方式等。某些饮食配方变动（例如加入紫杉状海门冬）可减少反刍动物温室气体排放达99%的程度。由于前述的负面影响，以及农业效率的原因（参见Food vs. feed），有项预测提起到2030年，某些国家中至少某些牲畜（即牛）的数量会大幅下降。


**森林砍伐**

森林砍伐说的是正在全球各地发生的大规模清除森林活动，持续造成许多土地受到破坏。毁林的原因之一是开垦土地做牧场或农地用途。根据英国环保主义者Norman Myers的说法，这些森林砍伐中，5%是为养牛，19%是过度伐木，22%是为油棕种植园，还有54%是为刀耕火种的目的。

森林砍伐不只导致数百万物种失去栖息地，也是气候变化的驱动因素。树木有碳汇的功能：它们能从大气中吸收二氧化碳。砍伐树木会让二氧化碳释放进入大气，而留下的少数树木势必无法吸收越来越多的二氧化碳。森林砍伐因此会加剧气候变化。当树木从森林中去除后，不再提供遮荫，土壤因此会变干，并且没足够的树木把水蒸气送返环境，无法帮助水循环。失去树木的森林景观有可能会变成贫瘠的沙漠。树根也有助于固定土壤，一旦被移除后，增加发生土石流的机会。砍伐树木后也会导致温度的极端波动。

FAO在2000年发表的报告说“人口动态在当地环境中的作用可从原具有决定性，而变成微不足道”，而森林砍伐是“人口压力和停滞不前的经济、社会和技术条件造成的结果。”


**基因工程**


**污染物**
在纽西兰Wairarapa，由当地酪农业造成的水污染（摄于2003年）。
本节摘自农业污染。

农业污染是指因从事农业活动而产生的biotic material和非生物因子副产品，这些副产品会导致环境和周围生态系统的污染或是退化，而对人类及其经济利益造成伤害。污染有不同的来源，从点源污染（来自单个排放点）到更分散，大片环境式的污染（称为Nonpoint source pollution和空气污染）。一旦污染物进入环境，就会直接影响到周围的生态系统，例如导致当地野生动物死亡或是污染到饮用水，以及在农业径流下游的大型水体中造成的生态死区。

对于农业污染物进行管理，或是疏于管理，会对其数量和影响发生关键的作用。涉入的管理技术包含广泛，从动物管理和圈养，到农药和肥料喷洒方式等。不良管理做法包括管理不完善的动物喂养、放牧、耕作、施肥，以及不恰当、过度或不合时宜地施用农药。

农业污染物会进入湖泊、河流、湿地、河口和地下水中，严重影响到水质。污染物包括沉积物、营养物质、病原体、农药、金属和盐。畜牧业会产生不成比率的巨量污染物，释放进入环境（参见畜牧业对环境的影响）。如果放牧、把动物粪便储存于处理池中以及使用粪便当做田地的肥料，会导致粪便中的细菌和病原体会进入溪流和地下水。因为土地利用变化（例如砍伐森林来开辟油棕种植园）和畜牧业而造成的空气污染，对气候变化产生巨大影响（参见农业产生的温室气体排放），而在联合国所属的政府间气候变化专门委员会气候变化和土地特别报告（IPCC Special Report on Climate Change and Land）中的重点就是如何解决前述的问题。


**土壤退化**
土壤退化指的是土壤品质的下降。导致退化的因素有多种，农业活动是其中尤为重要者。土壤中存有世上生物多样性中的大部分，健康的土壤对于粮食生产和充足的供水极为重要。常见的土壤退化有盐渍化、渍灾、板结、农药污染、土壤结构品质下降、肥沃度丧失、土壤的酸度、碱度、盐度的变化，以及侵蚀。土壤侵蚀是表土因水、风或农业活动的作用而流失。肥沃的表土对农民很有价值。 土壤退化会影响土壤中的微生物群落，大幅影响到生物降解的能力，也会改变土壤的养分循环、病虫害控制和化学转化特性。

**耕作侵蚀**
遭耕作而发生土壤侵蚀的小丘顶。
本节摘自Tillage erosion。
耕作侵蚀是耕地受耕作活动而导致的土壤侵蚀形式。有越来越多的证据显示这种侵蚀是导致农业用地发生水土流失的主因，在世界各地，尤其是在坡地和丘陵地带，这种侵蚀作用超过自然的水蚀和风蚀所能造成。许多描述水蚀的手册和小册子会显示一种有特性的土壤侵蚀 - 遭侵蚀的小丘顶，实际上是由耕作侵蚀所引起，因为通常的水侵蚀主要是导致斜坡的中坡和下坡段的土壤流失，并非山顶部分。耕作侵蚀会导致土壤退化，作物产量会因此显著下降，造成农场经济损失。
有导流沟的田地，途中白色部分显示底土因受耕作侵蚀而露出。


**废弃物**
农业塑料栽种指的是用于农业活动中的塑料覆盖物。农民使用塑料薄膜覆盖多达50-70%的土壤，好让他们使用滴灌系统来控制土壤养分和水分供给。这种灌溉不需用到降水，而使用农业塑料栽种的农场也会让降水透过径流得以迅速排除。这种灌溉方式，当使用农药时，会让农药较易受地表径流带入湿地或tidal creek之中。因此进入海洋的农药和化学物质会导致贝类严重变形和死亡。

农业塑胶栽种除会导致径流增加外，还有这类覆盖物本身的废弃物数量增加的问题。美国每年用于蔬菜、草莓和其他行作物和果园作物的塑料覆盖物超过1.1亿磅。大多数塑料最终是进入垃圾掩埋场，但也有有其他处置方式，例如将覆盖薄膜耙入土中、现场掩埋、就地存放、再利用、回收和焚烧。由于使用的塑料种类繁多以及分布区域广大，让焚烧和回收工作变得复杂。塑料中还含有Stabilizer (chemistry)、染料以及重金属，而让能够回收的种类受到限制。人们持续在研究可经生物降解或光降解的产品。虽然小有成果，但也有塑料降解需要为时多久的问题，因为许多可生物降解的产品需要很长时间才能达成。


**各地不同的问题**
农业对环境的影响会因地区，以及使用的生产方式而有差异。下列是世界不同地区的独特环境问题。
*英国清除原有田间树篱，以利大规模集约农业运作。
*土壤盐化，尤其是在澳大利亚。
*诺鲁磷矿开采
*纽西兰牲畜排放甲烷。（参见 Climate change in New Zealand。
*环保主义者认为墨西哥湾中的生态死区是因肥料中的氮移入海洋，导致当地藻类过度繁殖的结果。
*农业贸易的耦合导致的cascade effect和Spillover (economics)。（参见environmental factor#Socioeconomic drivers）


**可持续农业**

可持续农业的理念是农业可为当代生产必要的东西，但不会侵犯到后代做同样事的能力。

近几十年来世界人口呈指型增长，为满足对食物的需求，必须开发更多的农地，而反过来又增加对环境的影响。全球人口仍在增加中，一些批评者怀疑，由于全球变暖导致粮食产量下降，最后人口数目会因粮食的问题而稳定下来。

农业也会对生物多样性产生负面影响。有机农业是种多面向的可持续农业方式，在小规模的情况下，对环境产生较小的影响。但在大多数情况下，有机农业的单位面积产量较低。如果要广泛采用有机农业，就需要清理更多土地，以及抽取更多水资源来达到相同的生产水准。一项在欧洲所做的综合分析就发现通常有机农场每单位面积的土壤有机质含量较高，和养分损失（氮淋溶、一氧化二氮排放和氨排放）较低，但每产品单位的氨排放、氮淋溶和一氧化二氮排放较高。许多人认为传统耕作导致的生物多样性不如有机耕作的丰富。有机农业的物种丰富度平均会高出30%。有机系统的生物体数量也平均高出50%。这些数据有些问题存在，因为有几个结果显示在有机农业系统中这些事情会有负面的影响。反对有机农业的人认为，这些负面因素可归咎有机农业系统 - 最初是小规模经营、具有环保意识，现在已像传统农业般的工业化运作。这种生产方式会导致如上述，例如气候变化和森林砍伐的问题。


**再生农业**
生物多样性。

本节摘自再生农业。

再生农业是种对食粮和农业系统采取保育和复育的方法。它侧重于表土再生、增加生物多样性、改善水循环、增强生态系统服务、支持Biosequestration 、提高对气候变化的适应能力，以及增强农场土壤的健康和活力。

再生农业本身并非一种特定的做法。而再生农业的支持者会采用多种可持续农业的技术。做法中包括尽可能多回收农场废弃物，并从农场外取得堆肥素材。在小型农场和花园实施再生农业，通常是采用像朴门、生态农业、混农林业、restoration ecology、keyline design和Holistic management等概念。大型农场不注重哲学理念，通常会使用“免耕农作”和/或“减耕”的做法。

当土壤健康获得改善，对投入的需求就会减少，作物产量会增加，因为土壤对极端天气的抵抗力更强，内含的害虫和病原体更少。

大多数缓解气候变化的做法都侧重于“减少温室气体排放”。再生农业，即透过种植可把二氧化碳转移到土壤中的植物（透过种植和培育森林和多年生草场和草原）来捕获大气中的二氧化碳，这几乎是目前唯一可用于吸收已经存在于大气中的温室气体的技术，。
忙着觅食的授粉昆虫食蚜蝇。


**耕作技术**

**保护性耕作**

保护性耕作是种替代耕作方法，能让土壤和周围生态系统更具有可持续性。做法是在耕作下一季作物之前，让之前已被收获过作物的残余留在土壤中来达到目的。保护性耕作已显示出可将许多方面改善，例如保留土壤水分和减少侵蚀。但有些缺点，如需要更昂贵的设备，需要使用更多的农药，而且正面效果需要很长时间才能显现。实施这种耕作法的障碍在于农民不愿接受改变，并且会对比传统方式更昂贵、更耗时的方法产生抗拒。 


**生物防治**
食蚜蝇幼虫（下） 正在吃蚜虫（上）。这是一种天然的生物控制。
Cotesia congregata寄生蜂成虫，由附着在宿主烟草天蛾幼虫身上的蛹茧孵出，寄生蜂是烟草天蛾的天敌。

本节摘自生物防治。

生物防治是种利用其他生物来防治有害的昆虫、螨、杂草和植物病害的方法。这是利用生物的捕食、寄生、植食或其他的自然机制，但通常还涉及人类积极管理行为。这种方法可作为integrated pest management （IPM）中的重要组成因素。

生物防治有三种基本策略： 经典型（导入），即引入害虫的天敌以实现防治的目的；诱导型（增强），施用大量天敌以达快速控制的目的；和接种型（保护），透过定期重建方式以维持天敌的数目而达到目的。
害虫的天敌，也称为生物防治介质，有捕食者、拟寄生物、病原体和竞争者。植物病害的生物防治介质最常被比拟为拮抗剂。控制杂草的生物防治介质包括种子捕食者、植食性动物和植物病原体。
生物防治也有对被非目标物种发生攻击的可能，而对生物多样性产生副作用，因此必须在彻底了解可能后果的情况之后才能引入。

**参见**
 生态农业- 农业污染- Saltmod (用作衡量农业活动对环境产生的影响)- 培植肉（人造肉）- Environmental impact of meat production- Ethical eating- 发酵- 素肉（植物肉）- 大豆#Environmental issues- 单细胞蛋白质Single cell protein- 搁浅资产#Agriculture and forestry- Concentrated animal feeding operations- 环境问题列表- 栖息地- Holistic management- 畜牧业的巨大阴影- Principles of Organic Agriculture- Research Institute for Organic Agriculture- Stock-free agriculture- Tillage erosion

**参考文献**

**进一步阅读**
Miller, G. T., & Spoolman, S. (2012). Environmental science. Cengage Learning. 978-1-305-25716-0 
*pmid=20643233

**外部连结**
 Holistic Management International date=20130419101836 - Environmental Issues in Animal Agriculture date=20210201234248  – Choices magazine article- Waterlog.info date=20100816225219  Website with free articles and software on environmental impacts of irrigated agriculture like waterlogging and salinization- Environmental Planning on Livestock and Poultry Operations date=2011-02-09  describes several different planning processes that can be used on farms. It also includes links to several webcasts. Part of the  Livestock and Poultry Environmental Learning Center date=2010-12-27