کشاورزی
فناوری و علم در کشاورزی

بین سال‌های ۱۹۶۰ و ۲۰۰۰، بازده محصولات اصلی در کشورهای با درآمد کم و متوسط مانند مکزیک و هند به‌طور قابل توجهی افزایش یافت. دلیل این امر عمدتاً پیشرفت‌های علمی و توسعه منابع جدید انرژی بود. در اواخر دهه ۱۹۵۰، اکثر کشاورزان در کشورهای با درآمد بالا از بنزین و برق برای تأمین انرژی ماشین آلات استفاده می‌کردند. تراکتورها جایگزین حیوانات بارکش و ماشین آلات بخار شده بودند.
در حال حاضر، تقریباً همه کشاورزان، به ویژه در کشورهای با درآمد بالا، برای کنترل آفات به مواد شیمیایی متکی هستند. با استفاده از مواد شیمیایی، تلفات و قیمت محصولات به‌طور چشمگیری کاهش یافته است.
برای هزاران سال، کشاورزان برای تکمیل یا افزایش مواد مغذی موجود در خاک به کودهای طبیعی متکی بودند. برخی از کشاورزان، به ویژه آنهایی که محصولات ارگانیک می‌کارند، هنوز از کودهای طبیعی استفاده می‌کنند. در اوایل دهه ۱۸۰۰، دانشمندان کشف کردند که کدام عناصر برای رشد گیاهان ضروری هستند: نیتروژن، فسفر و پتاسیم. در حال حاضر، بسیاری از کشاورزان از کودهای شیمیایی حاوی نیترات و فسفات استفاده می‌کنند، زیرا این کودها بازده محصول را بسیار افزایش می‌دهند.
کشاورزی امروزه شامل انواعی از کشت مانند هیدروپونیک و آبزی پروری است. هر دو شامل کشاورزی در آب است. هیدروپونیک علم رشد گیاهان در محلول‌های غذایی است. تنها یک جریب محلول غذایی می‌تواند بیش از ۵۰ برابر مقدار کاهویی که در همان مقدار خاک رشد می‌کند، تولید کند. آبزی پروری که عمدتاً پرورش ماهی و صدف ماهی است، از هزاران سال پیش در چین، هند و مصر انجام می‌شد. امروزه در دریاچه‌ها، برکه‌ها، اقیانوس‌ها و دیگر آب‌های سراسر جهان انجام می‌شود. برخی از اشکال آبزی پروری، مانند پرورش میگو، به صنایع مهمی در بسیاری از کشورهای آسیایی و آمریکای لاتین تبدیل شده است. صید ترال از کف بر اکوسیستم‌های اقیانوسی تأثیر گذاشته است. در صید ترال از کف، تورهای عظیمی به قایق‌های ماهیگیری بسته می‌شوند و در ته اقیانوس کشیده می‌شوند. تورها لوزی ماهی و ماهی مرکب را صید می‌کنند، اما رسوبات را نیز در کف اقیانوس به هم می‌ریزند.
برای قرن‌ها، مردم انواع جدیدی از گیاهان و حیوانات را از طریق تجربی پرورش داده‌اند. در طول دهه ۱۹۵۰ و ۱۹۶۰، دانشمندان گونه‌های جدیدی از گندم و برنج پرمحصول ساختند. آنها آن را به مکزیک و بخش‌هایی از آسیا معرفی کردند. در نتیجه تولید غلات در این مناطق افزایش یافت. این آزمایش جسورانه در کشاورزی را «انقلاب سبز» نامیده‌اند. با موفقیت‌های انقلاب سبز مشکلاتی به وجود آمد. برای تولید محصول بالا، سویه‌های جدید به کودهای شیمیایی، آفت‌کش‌ها و آبیاری نیاز داشتند. در بسیاری از کشورهای با درآمد کم و متوسط، کشاورزان مستقل توانایی پرداخت هزینه‌های فناوری جدید را ندارند و شرکت‌های بزرگ، کشاورزی را در سلطه خود گرفته‌اند. محصولات جدید و با تولید بالا همچنین بر گیاهان و حیوانات بومی فشار وارد می‌کند.
با شروع دهه ۱۹۷۰، دانشمندان دریافتند که می‌توانند ژن‌ها را مجدداً تنظیم کنند و ژن‌های جدیدی را برای ارتقاء مقاومت در برابر بیماری‌ها و تنش‌ها، افزایش محصول، بهره‌وری و سایر ویژگی‌های مورد نظر در محصولات گیاهی و دام اضافه کنند. این موجودات اصلاح شده ژنتیکی در حال حاضر در کشورهای توسعه‌یافته رایج هستند. بیوتکنولوژی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا DNA میکروب‌ها، گیاهان و جانوران را تغییر دهند. جانداران دستکاری‌شده ژنتیکی که دارای مواد ژنتیکی یا DNA از سویه‌های دیگر هستند، موجودات تراریخته نامیده می‌شوند. برای مثال، یک ژن از یک گیاه بومی قطب شمال می‌تواند به DNA گیاه توت‌فرنگی اضافه شود تا مقاومت توت فرنگی در برابر سرما افزایش یابد و در نتیجه فصل رشد آن طولانی شود. این توت فرنگی جدید یک گیاه تراریخته خواهد بود. یا انتقال یک ژن خاص به گیاه، که تولیدکننده پروتئینی سمی برای آفت است، باعث می‌شود با تغذیه آفت از گیاه جمعیت آفت کاهش یابد و بنابراین آفت موردنظر تمایلی به تغذیه از این گیاه تراریخته ندارد و کاهش محصول و خسارت آفت اتفاق نمی‌افتد.
بیوتکنولوژی پیشرفت‌هایی را در دامپروری به ارمغان آورده است. حیوانات مزرعه امروزی، بزرگتر بوده و سریع‌تر از حیوانات پیشین رشد می‌کنند. به عنوان مثال، گاو، از جمله حیوانات چراکننده است. سیستم گوارشی آن برای پردازش علف‌ها تکامل یافته است. ذرت و غلات دیگر سبب اسیدی شدن دستگاه گوارش گاو می‌شود. این امر رشد باکتری‌های خطرناک (مانند ای کولای) را آسان‌تر می‌کند. عفونت‌های باکتریایی می‌توانند برای گاو مضر باشند و همچنین می‌توانند شیر و گوشت مصرف شده توسط مردم را آلوده کنند. آنتی‌بیوتیک‌ها برای جلوگیری از چنین عفونتی در DNA ذرت خوراکی قرار می‌گیرند. از دهه ۱۹۵۰ از آنتی‌بیوتیک‌ها برای تحریک رشد گاو استفاده شده است. با گذشت زمان، این عمل منجر به ایجاد باکتری‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک در گاو و مردم شده است. به بسیاری از گاوها نیز استروئیدهای آنابولیک یا هورمون‌های رشد داده می‌شود تا رشد آنها بیشتر و سریع‌تر شود.
کشاورزان صنعتی ایالات متحده ممکن است فقط هزار جریب ذرت بکارند. کاشت تنها یک محصول در زمین‌های بزرگ به عنوان تک‌کشت شناخته می‌شود. برای برداشت محصول، کشاورزان از یک دروگر مکانیکی استفاده می‌کنند که خوشه‌های ذرت را می‌چیند و در سطل می‌ریزند.
مزارع نوین و عملیات کشاورزی بسیار متفاوت از چند دهه پیش است. دلیل اصلی آن پیشرفت در فناوری، از جمله حسگرها، دستگاه‌ها، ماشین‌ها و فناوری اطلاعات است. کشاورزی امروزی به‌طور معمول از فناوری‌های پیچیده‌ای مانند ربات‌ها، حسگرهای دما و رطوبت، تصاویر هوایی و فناوری GPS استفاده می‌کند. امروزه کشاورزان دیگر مجبور نیستند آب، کود و سموم دفع آفات را به‌طور یکنواخت در کل مزرعه استفاده کنند. در عوض، آنها می‌توانند از حداقل مقادیر مورد نیاز استفاده کنند و مناطق بسیار خاصی را هدف قرار دهند، یا حتی با گیاهان جداگانه، رفتار متفاوتی داشته باشند. فناوری‌های رباتیک، امکان پایش و مدیریت قابل اعتمادتر منابع طبیعی مانند هوا و آب را فراهم می‌سازد. همچنین به تولیدکنندگان کنترل بیشتری بر تولید، فرآوری، توزیع و ذخیره‌سازی گیاهی و حیوانی می‌دهد.
کشاورزی دقیق رویکردی مبتنی بر فناوری برای مدیریت کشاورزی است که نیازهای مزارع و محصولات را مشاهده، اندازه‌گیری و تجزیه و تحلیل می‌کند. هدف کشاورزی دقیق افزایش کارایی و بهره‌وری، کاهش هزینه‌های ورودی و بهبود پایداری زیست‌محیطی است. اختراع و پذیرش کشاورزی دقیق به گرایش‌های زیر وابسته بوده است: کلان‌داده و قابلیت‌های تحلیلی پیشرفته آن، رباتیک، تصاویر هوایی، حسگرها و پیش‌بینی پیشرفته آب و هوای محلی. کشاورزی دقیق، فناوری‌های جدید ناشی از عصر اطلاعات را با صنعت کشاورزی بالغ ادغام می‌کند. کشاورزی دقیق یک سیستم مدیریت یکپارچه محصول است که تلاش می‌کند نوع و مقدار نهاده‌ها را با نیازهای واقعی محصول برای مناطق کوچک در یک مزرعه مطابقت دهد. وجه تمایز کشاورزی دقیق و کشاورزی سنتی سطح مدیریت آنهاست. کشاورزی دقیق یک رویکرد سیستمی برای کشاورزی است.