Hệ thống chăn nuôi
Các loài động vật, bao gồm ngựa, mule, bò, trâu, lạc đà, llamas, alpacas, lừa và chó, thường được sử dụng để giúp trồng trọt, thu hoạch mùa màng, cọ xát các động vật khác và vận chuyển nông phẩm cho người mua. Chăn nuôi không chỉ liên quan đến việc chăn nuôi và chăn nuôi các sản phẩm từ thịt hoặc các sản phẩm từ động vật (như sữa, trứng, hoặc len) trên cơ sở liên tục mà còn để chăn nuôi và chăm sóc các loài cho công việc và tình bạn.
Hệ thống sản xuất chăn nuôi có thể được xác định dựa trên nguồn thức ăn chăn nuôi, đồng cỏ, hỗn hợp và không có đất Đến năm 2010, 30% diện tích đất băng và nước miễn phí của trái đất được sử dụng để sản xuất gia súc, với khoảng 1,3 tỷ người sử dụng lao động. Từ những năm 1960 đến năm 2000, số lượng gia súc tăng lên đáng kể, cả về số lượng và trọng lượng thịt, đặc biệt là thịt bò, lợn và gà, trong đó gà đã tăng sản lượng lên gần 10 lần. Động vật không phải thịt , chẳng hạn như bò sữa và gà sản xuất trứng, cũng cho thấy sản xuất tăng đáng kể. Các quần thể gia súc, cừu và dê trên toàn cầu dự kiến tiếp tục tăng mạnh vào năm 2050. Nuôi trồng thủy sản hoặc nuôi cá, sản xuất cá cho người tiêu dùng trong các hoạt động hạn chế, là một trong những lĩnh vực sản xuất lương thực phát triển nhanh nhất, tăng trung bình 9% một năm giữa năm 1975 và năm 2007.
Trong nửa sau của thế kỷ 20, các nhà sản xuất sử dụng giống chọn lọc tập trung vào chăn nuôi và lai tạo gia tăng sản xuất, trong khi phần lớn không quan tâm đến nhu cầu bảo tồn sự đa dạng di truyền. Xu hướng này đã làm giảm đáng kể sự đa dạng di truyền và các nguồn tài nguyên giữa các giống vật nuôi, dẫn đến sự giảm tương ứng về sức đề kháng của bệnh tật và thích nghi địa phương trước đây được tìm thấy trong các giống truyền thống.
Sản xuất chăn nuôi dựa trên cỏ dựa vào vật liệu thực vật như cây bụi, đồng cỏ và đồng cỏ để nuôi động vật nhai lại. Có thể sử dụng các đầu vào dinh dưỡng bên ngoài, tuy nhiên phân được đưa trực tiếp vào đồng cỏ làm nguồn dinh dưỡng chính. Hệ thống này đặc biệt quan trọng ở những nơi sản xuất cây trồng không khả thi do khí hậu hoặc đất đai, đại diện cho 30-40 triệu người chăn nuôi gia súc. Các hệ thống sản xuất hỗn hợp sử dụng đồng cỏ, thức ăn gia súc và các loại thức ăn gia súc làm thức ăn cho gia súc nhai lại và động vật ăn kiêng (một con dạ dày, chủ yếu là gà và lợn). Phân chuồng thường được tái chế trong các hệ thống hỗn hợp như một phân bón cho cây trồng.
Các hệ thống không có đất dựa vào nguồn cấp dữ liệu từ bên ngoài trang trại, đại diện cho sự liên kết của việc sản xuất cây trồng và vật nuôi thấy rõ hơn ở các nước thành viên Tổ chức Hợp tác và Phát triển Kinh tế (OECD). Phân bón tổng hợp được dựa nhiều vào sản xuất cây trồng và sử dụng phân bón trở thành một thách thức cũng như là một nguồn gây ô nhiễm. Các nước công nghiệp hoá sử dụng các hoạt động này để sản xuất ra nhiều nguồn cung cấp thịt gà và thịt lợn toàn cầu. Các nhà khoa học ước tính 75% sản lượng chăn nuôi gia súc từ năm 2003 đến năm 2030 sẽ là các hoạt động chăn nuôi gia súc hạn chế, đôi khi được gọi là chăn nuôi nhà máy. Phần lớn sự tăng trưởng này đang xảy ra ở các nước đang phát triển ở Châu Á, với mức tăng trưởng nhỏ hơn ở Phi Châu . Một số thực tiễn được sử dụng trong sản xuất chăn nuôi thương mại, bao gồm việc sử dụng các kích thích tố tăng trưởng, đang gây tranh cãi.
Thực tiễn sản xuất
Con đường dẫn qua trang trại cho phép tiếp cận trang trại để thực hành sản xuất
Trồng trọt là hoạt động nông nghiệp của lao động chuyên môn trong một khu vực chủ yếu dành cho các quy trình nông nghiệp, phục vụ cho một dân số bị trật khớp thường trong một thành phố.
Cày là việc cày đất để chuẩn bị gieo trồng hoặc để kết hợp dinh dưỡng hoặc để kiểm soát dịch hại. Cày xới khác nhau về cường độ từ thông thường đến không ngưng. Nó có thể cải thiện năng suất bằng cách làm ấm đất, kết hợp phân bón và kiểm soát cỏ dại mà còn làm cho đất dễ bị ăn mòn hơn, gây ra sự phân hủy chất hữu cơ thải CO2 và làm giảm sự phong phú và đa dạng của các sinh vật trong đất
Kiểm soát sâu bệnh bao gồm quản lý cỏ dại, côn trùng, ve và bệnh. Hóa chất (thuốc trừ sâu), sinh học (kiểm soát sinh học), cơ khí (trồng trọt) và thực tiễn văn hoá được sử dụng. Các hoạt động văn hoá bao gồm luân canh, tiêu huỷ, che phủ cây trồng, xen canh, ủ phân compost, tránh và chống lại. Quản lý sâu bệnh tổng hợp cố gắng sử dụng tất cả các phương pháp này để giữ quần thể dịch hại thấp hơn con số gây tổn hại về mặt kinh tế và khuyến cáo thuốc trừ sâu là phương án cuối cùng.
Quản lý dinh dưỡng bao gồm cả nguồn đầu vào chất dinh dưỡng cho sản xuất cây trồng và vật nuôi, và phương pháp sử dụng phân của sản phẩm chăn nuôi. Các đầu vào dinh dưỡng có thể là phân hóa học vô cơ hóa học, phân chuồng, phân xanh, phân hữu cơ và các khoáng vật khai thác. Việc sử dụng chất dinh dưỡng cho cây trồng cũng có thể được quản lý bằng các kỹ thuật văn hoá như luân chuyển mùa màng hoặc thời kỳ bỏ hoang . Phân chuồng được sử dụng bằng cách nuôi gia súc, nơi cây trồng đang phát triển, như chăn thả gia súc thâm canh, hoặc lây lan các phân chuồng khô hoặc lỏng trên đất canh tác hoặc đồng cỏ.
Cần có quản lý nước ở những nơi có lượng mưa không đủ hoặc thay đổi, xảy ra ở một mức độ nào đó ở hầu hết các khu vực trên thế giới . Một số nông dân sử dụng hệ thống tưới để bổ sung lượng mưa. Tại các khu vực khác như Great Plains ở Hoa Kỳ và Canada, nông dân sử dụng một năm hoang phế để bảo vệ độ ẩm của đất để sử dụng cho trồng cây trong năm sau [75]. Nông nghiệp chiếm 70% lượng nước ngọt sử dụng trên toàn thế giới .
Theo báo cáo của Viện nghiên cứu chính sách lương thực quốc tế, các công nghệ nông nghiệp sẽ có tác động lớn nhất đến sản xuất lương thực nếu được thông qua với nhau; bằng cách sử dụng một mô hình đánh giá ảnh hưởng của nó đến năng suất nông nghiệp, an ninh lương thực và thương mại vào năm 2050, Viện Nghiên cứu Chính sách Lương thực Quốc tế cho thấy số người có nguy cơ đói giảm có thể giảm đến 40% và giá lương thực có thể giảm gần một nửa .
“Chi trả dịch vụ hệ sinh thái (PES) có thể khuyến khích các nỗ lực làm xanh ngành nông nghiệp”. “Các biện pháp cải cách PES có thể bao gồm các khoản chi trả cho việc trồng rừng Các khoản chi trả dịch vụ sinh thái của nông dân cho các nhà quản lý rừng đầu nguồn để quản lý tốt dòng lưu chuyển chất dinh dưỡng của đất và các phương pháp để lấy tiền từ hấp thụ cácbon và phát thải và việc sử dụng các phương pháp khác để giảm nguy cơ mắc bệnh.
Cải tạo cây trồng và công nghệ sinh học
Bài chi tiết: Chăn nuôi thực vật
Máy kéo và máy kéo
Cải tạo cây trồng đã được thực hiện bởi nhân loại hàng ngàn năm, kể từ khi bắt đầu của nền văn minh. Thay đổi cây trồng thông qua các hoạt động nuôi trồng làm thay đổi cấu trúc di truyền của cây trồng để phát triển cây trồng với những đặc tính có lợi cho con người, ví dụ như trái cây lớn hơn hoặc hạt giống, khả năng chịu hạn hoặc kháng sâu bệnh. Những tiến bộ đáng kể trong việc nhân giống thực vật xảy ra sau công việc của nhà di truyền học Gregor Mendel. Nghiên cứu của ông về allel chiếm ưu thế và suy thoái, mặc dù hầu như bị bỏ qua trong gần 50 năm, đã giúp các nhà lai tạo cây trồng hiểu rõ hơn về kỹ thuật di truyền và kỹ thuật nhân giống. Nhân giống cây trồng bao gồm các kỹ thuật như lựa chọn cây trồng với các tính trạng mong muốn, tự thụ phấn và thụ phấn chéo, và các kỹ thuật phân tử biến đổi gen đối với sinh vật.
Sự gia tăng cây trồng, qua nhiều thế kỷ làm tăng năng suất, cải thiện khả năng chống chịu bệnh tật và hạn hán, thu hoạch dễ dàng hơn và cải thiện hương vị và giá trị dinh dưỡng của cây trồng. Lựa chọn và nhân giống cẩn thận có ảnh hưởng lớn đến đặc tính của cây trồng. Lựa chọn và nhân giống cây trồng trong những năm 1920 và 1930 đã cải thiện đồng cỏ (cỏ và cỏ ba lá) ở New Zealand. Những nỗ lực đột phá của tia X và tia cực tím gây ra (tức là kỹ thuật di truyền nguyên thủy) trong những năm 1950 đã tạo ra các giống lúa mì, ngô và lúa mạch hiện đại.
Cuộc Cách mạng Xanh đã phổ biến việc sử dụng phương pháp lai thông thường để tăng năng suất bằng cách tạo ra “những giống năng suất cao”. Ví dụ, sản lượng ngô trung bình ở Mỹ đã tăng từ khoảng 2,5 tấn / ha (40 bushel / ha) trong năm 1900 lên khoảng 9,4 t / ha (150 bushel / ha) vào năm 2001. Tương tự, , sản lượng lúa mì trung bình trên toàn thế giới đã tăng từ dưới 1 tấn / ha vào năm 1900 lên hơn 2,5 tấn / ha vào năm 1990. Sản lượng lúa mì ở Nam Mỹ trung bình khoảng 2 tấn / ha, Châu Phi dưới 1 tấn / ha, Ai Cập và Ả Rập đến 3,5 đến 4 tấn / ha với tưới tiêu. Ngược lại, năng suất lúa mì trung bình ở các nước như Pháp là hơn 8 t / ha. Các biến thể về năng suất là do biến đổi khí hậu, di truyền và mức độ kỹ thuật canh tác thâm canh (sử dụng phân bón, kiểm soát dịch hại)
Kỹ thuật di truyền
Bài chi tiết: Kỹ thuật di truyền
Xem thêm: Thực phẩm biến đổi gen, Thực phẩm biến đổi gen, Quy định về việc giải phóng các sinh vật biến đổi di truyền và những cuộc tranh luận về lương thực biến đổi gen
Các sinh vật biến đổi gen (GMO) là những sinh vật mà vật liệu di truyền của chúng bị thay đổi bởi các kỹ thuật di truyền được gọi chung là công nghệ DNA tái tổ hợp. Kỹ thuật di truyền đã mở rộng các gien sẵn có cho người gây giống để sử dụng trong việc tạo ra các hạt mầm mong muốn cho cây trồng mới. Độ bền cao, hàm lượng dinh dưỡng, sức đề kháng của côn trùng và virut và khả năng chịu được thuốc diệt cỏ là một vài trong số các thuộc tính được lai tạo với kỹ thuật di truyền. Đối với một số người, cây trồng GMO gây ra mối quan tâm về an toàn thực phẩm và dán nhãn thực phẩm. Nhiều nước đã đặt ra những hạn chế đối với việc sản xuất, nhập khẩu hoặc sử dụng thực phẩm và cây trồng biến đổi gen đã được đưa ra do lo ngại về các vấn đề sức khoẻ tiềm ẩn, sự suy giảm tính đa dạng nông nghiệp và ô nhiễm các cây trồng không GMO. Hiện tại, một hiệp ước toàn cầu, Nghị định an toàn vệ sinh an toàn sinh học, quy định thương mại về GMOs. Hiện đang có thảo luận liên quan đến việc dán nhãn các thực phẩm từ GMO, và trong khi Hoa Kỳ hiện đang đòi hỏi tất cả các loại thực phẩm biến đổi gien được dán nhãn, Hoa Kỳ không.
Hạt kháng thuốc diệt cỏ có gen tiềm ẩn trong bộ gen của nó cho phép thực vật chịu đựng được các chất diệt cỏ, kể cả glyphosates. Những hạt giống này cho phép nông dân trồng một loại cây trồng có thể phun thuốc diệt cỏ để kiểm soát cỏ dại mà không gây hại cho cây trồng. Các loại cây chịu được thuốc diệt cỏ được sử dụng bởi nông dân trên toàn thế giới . Với việc sử dụng ngày càng tăng của cây trồng chịu được thuốc diệt cỏ, tăng sử dụng thuốc xịt thuốc diệt cỏ glyphosate. Ở một số khu vực cỏ dại kháng glyphosate đã phát triển, làm cho nông dân chuyển sang các chất diệt cỏ khác ] Một số nghiên cứu cũng liên quan đến việc sử dụng glyphosate phổ biến để giải quyết vấn đề thiếu sắt ở một số cây trồng, đó là sản lượng cây trồng và mối quan tâm về chất lượng dinh dưỡng, có tiềm năng về mặt kinh tế và sức khoẻ .
Các loại cây biến đổi gen khác được người trồng sử dụng bao gồm các loại cây có khả năng kháng côn trùng, có gen từ vi khuẩn Bacillus thuringiensis (Bt), gây ra độc tố đặc trưng cho côn trùng. Những cây trồng này bảo vệ thực vật khỏi bị côn trùng phá hoại. Một số người cho rằng những đặc điểm kháng côn trùng tương tự hoặc tốt hơn có thể đạt được thông qua các phương pháp nuôi truyền thống và có khả năng chống lại các loại sâu bệnh thông qua lai tạo hoặc thụ phấn chéo với các loài hoang dã. Trong một số trường hợp, các loài hoang dã là nguồn gốc của các đặc tính kháng; một số giống cây trồng cà chua đã có sức đề kháng với ít nhất 19 bệnh đã làm như thế thông qua việc lai với các quần thể cà chua hoang dã.