Pertanian berkelanjutan
Pertanian berkelanjutan adalah gerakan pertanian menggunakan prinsip ekologi, studi hubungan antara organisme dan lingkungannya. Pertanian berkelanjutan telah didefinisikan sebagai sebuah sistem terintegrasi antara praktik produksi tanaman dan hewan dalam sebuah lokasi dan dalam jangka panjang memiliki fungsi sebagai berikut:
Namun tahap menuju pertanian berkelanjutan seringkali dipandang sebagai sebuah tahapan dan bukan sebagai akhir. Beberapa menganggap bahwa pertanian berkelanjutan yang sebenarnya adalah yang berkelanjutan secara ekonomi yang dicapai dengan: penggunaan energi yang lebih sedikit, jejak ekologi yang minimal, barang berkemasan yang lebih sedikit, pembelian lokal yang meluas dengan rantai pasokan pangan singkat, bahan pangan terproses yang lebih sedikit, kebun komunitas dan kebun rumah yang lebih banyak, dan sebagainya.
Keberlanjutan bisa dianggap sebagai pendekatan ekosistem dalam pertanian. Praktik yang bisa menyebabkan kerusakan jangka panjang terhadap tanah, termasuk pengolahan tanah berlebih yang mampu memicu erosi, dan irigasi tanpa drainase yang cukup yang mampu menyebabkan salinisasi tanah.
Faktor yang paling penting dalam pendayagunaan sumber daya alam di suatu lahan adalah cahaya matahari, udara, tanah, dan air. Faktor tanah dan air, baik kualitas maupun kuantitasnya, merupakan yang paling mudah dipengaruhi aktivitas pertanian manusia. Meski udara dan cahaya matahari tersedia di berbagai tempat di bumi, tanaman juga bergantung pada nutrisi tanah dan keberadaan air. Ketika petani menanam dan memanen tanaman, mereka memindahkan nutrisi tanah. Tanpa pengembalian, lahan akan menderita kekurangan nutrisi dan menjadi tidak bisa digunakan atau mengalami pengurangan hasil pertanian. Pertanian berkelanjutan amat bergantung pada pengembalian nutrisi ke tanah dengan meminimalisasi penggunaan sumber daya alam non-terbarukan seperti gas alam (yang digunakan sebagai bahan baku pupuk) dan mineral (seperti fosfat). Sumber nitrogen bisa didapatkan dengan cara:Poin terakhir pertama kali diusulkan pada tahun 1970an, namun baru terwujud baru-baru ini. Pilihan untuk mengganti sumber nutrisi lainnya seperti fosfor dan kalium lebih terbatas.
Pilihan lainnya dalam meregenerasi nutrisi tanah adalah dengan rotasi jangka panjang, dengan meninggalkan lahan yang telah dipanen lalu membuka lahan baru, dan setelah beberapa kali penanaman, kembali ke lahan awal; perendaman lahan dengan sedimen sungai yang subur juga mampu mengembalikan nutrisi tanah, seperti yang terjadi di sungai Nil; penggunaan biochar, dan pemanfaatan "lahan tidur" akibat tingginya hama, kurangnya nutrisi, dan kekeringan untuk area penggembalaan hewan ternak.
Di beberapa tempat, hujan cukup untuk membudidayakan tanaman, namun banyak wilayah yang membutuhkan irigasi. Manajemen penggunaan irigasi, terutama drainase, penting dilakukan untuk mencegah salinisasi tanah. Penggunaan air juga tidak boleh melebihi sejumlah air yang disuplai oleh alam, air sungai, mata air, maupun air tanah, agar air tetap menjadi sumber daya alam terbarukan. Lihat kasus Akuifer Ogallala.
Erosi tanah telah cepat berkembang menjadi masalah utama di dunia. Diperkirakan lebih dari seribu juta ton tanah di Afrika tererosi setiap tahun dan menyebabkan produktivitas hasil pertanian menjadi setengahnya dalam waktu lima puluh tahun. Erosi tanah tidaklah unik di Afrika, namun terjadi di seluruh dunia. Fenomena ini disebut dengan "Peak Soil" atau kebutuhan terhadap tanah yang memuncak akibat metode pertanian industri ("factory farming"). Tanpa peningkatan manajemen sumber daya lahan yang memadai, ketersediaan tanah yang dapat ditanami akan menjadi permasalahan pada masa depan.
Beberapa metode manajemen sumber daya lahan yaitu:
Fosfat merupakan komponen utama pupuk kimia yang diaplikasikan di pertanian modern. Namun para ilmuwan memperkirakan bahwa cadangan batuan fosfat akan habis dalam waktu 50 hingga 100 tahun lagi.. Fenomena "Peak Phosphate" diperkirakan akan memicu kenaikan harga pangan karena harga pupuk akan meningkat ketika fosfat semakin sulit diekstrak. Dalam jangka panjang, fosfat harus didaur ulang dari sampah manusia dan hewan ternak untuk mempertahankan produksi pangan.
Dengan populasi global yang terus meningkat, permintaan terhadap bahan pangan meningkat, sehingga ketersediaan sumber daya lahan menjadi tertekan oleh kebutuhan pertanian. Perluasan lahan pertanian memiliki dampak terhadap biodiversitas dan berkontribusi pada deforestasi. FAO memperkirakan bahwa di dekade mendatang, lahan pertanian akan tergantikan oleh industri dan kawasan perkotaan, bersamaan dengan reklamasi rawa dan konversi hutan menjadi lahan pertaian akan mempercepat kehilangan biodiversitas dan meningkatkan erosi tanah.
Energi dibutuhkan di semua rantai produksi pangan sejak penanaman hingga sampai di atas piring. Dalam pertanian industri, sejumlah besar energi dibutuhkan dalam aktivitas mekanisasi pertanian, pemrosesan, dan transportasi bahan pangan. Hal ini menyebabkan harga pangan terkait erat dengan harga energi. Cadangan dan produksi bahan bakar fosil yang tidak sebanding dengan kebutuhan menyebabkan meningkatnya harga energi yang juga mempengaruhi ketahanan pangan global, sehingga dibutuhkan solusi untuk mengkomplemen atau mensubtitusi sepenuhnya energi fosil dari usaha produksi pangan.