有機和永續農業
有機農業是一種不使用人工肥料、人工農藥、生長調節劑和牲畜飼料添加劑來耕種農田的農業形式。它依靠輪作、堆肥、生物害蟲防治、機械耕作和其他利用自然過程的技術來保持土壤生產力並控制害蟲。有機農業排除或嚴格限制使用合成肥料、農藥和牲畜飼料添加劑。基因改造生物被排除在外，英國和澳洲的有機標準也排除了工程奈米粒子。基因改造生物和工程奈米粒子也被禁止。允許使用農業機械（使用生物燃料或化石燃料）。[1] [2]有機農場系統的目標包括維持土壤肥力、有效利用水、最大限度地提高土壤肥力、改善動物福利以及與農業間接相關的環境問題，例如減少能源使用和避免污染（Trewavas 2001） 。澳洲佔世界有機農業認證面積的 39%，其次是阿根廷和美國。[3]
永續農業是利用生態學原理進行農業實踐W .與有機農業不同，永續農業著重於長期提供食物的能力。因此，除了人工肥料和農藥[4]之外，它也不允許使用以不可再生資源W為基礎的農業機械。除此之外，它的重點是尋找使用農業機械和不可再生自然資源（即磷酸鹽等）的最節能和最具成本效益的方法。因此，它也盡可能實施自然生物循環和控制。[5]
除了一些特殊性之外，兩種耕作方法非常相似，均採用生態方法，如混養、減少（或零）耕作、輪作、養分循環W（即堆肥…）、不施用或減少化肥施用、不使用或減少化學農藥的使用、生物害蟲防治和/或促進生物多樣性、機械耕作和其他技術（即覆蓋等）[6]
有機農業是維持土壤、生態系統和人類健康的生產系統。它依賴於適應當地條件的生態過程、生物多樣性和循環，而不是使用具有不利影響的投入。有機農業將傳統、創新和科學結合起來，造福於共享環境，促進公平關係和所有參與者的良好生活品質...
內容
歷史
1924 年，魯道夫·施泰納在科伯維茨開設了一門農業課程，在課程中他將農場描述為「一個有機體」。[7]
「有機農業」一詞由諾斯伯恩勳爵於 1940 年創造，首次出現在他的著作《Look to the Land》[8]中，並受到斯坦納將農場描述為有機體和生物動力農業實踐的影響。[9]
國際有機農業運動聯合會於 1972 年在巴黎成立。[10]
「永續農業」一詞是由戈登·麥克萊蒙特 (Gordon McClymont) 在 20 世紀 50 年代創造的。 1990 年農業法案通過後，永續農業在美國起飛。[11]最近，隨著消費者和零售對永續產品的需求上升，食品聯盟和Protected Harvest W等組織已開始為永續種植作物的組成提供測量標準和認證計畫。[12]
有機農業
最近的一些研究表明，有機農業有可能在同一面積的土地上比傳統農業方法生產更多的產品。[13]請注意，除了傳統的有機農業外，還有另一種變體，稱為生物動力農業。
有機農業最重要的問題之一是以生態方式消除害蟲。有關詳細信息，請參閱綜合害蟲管理。
保護自然資源
可持續性的物理方面已部分了解。[14]可能對土壤造成長期損害的做法包括過度耕作W（導致侵蝕）和沒有充分排水的灌溉（導致鹽鹼化W）。長期實驗W提供了一些關於各種實踐如何影響永續發展所必需的土壤特性的最佳數據。有一個聯邦機構，美國農業部自然資源保護局，專門為那些有興趣追求自然資源保護和生產性農業作為相容目標的人提供技術和財政援助。
影響單一地點植物生長的最重要因素是陽光、空氣、土壤和水。其中，水和土壤品質W和土壤數量最容易透過時間和勞動力進行人類幹預。
儘管空氣W和陽光W在地球W上隨處可見，但農作物也依賴土壤 養分和水W的可用性。當農民種植和收穫W作物時，他們會從土壤中去除一些養分。如果沒有補充，土地就會遭受養分耗盡，變得無法使用或產量減少W。
永續農業依賴補充土壤，同時消除（或至少最大限度地減少）不可再生資源的使用，例如天然氣（用於將大氣中的氮轉化為合成肥料）或礦石（例如磷酸鹽）。替代磷、鉀等養分投入的永續選擇是有限的。原則上，氮可以無限期地從以下來源獲得：
- 動物和人類糞便W以及農作物和廚房廢物
- 豆類W作物和飼料，例如花生W或苜蓿W ，與稱為根瘤菌W的固氮W 細菌W形成共生，並將其釋放到土壤中
- 透過 Haber-Bosch 製程W工業生產氨（含氮）。哈伯-博赫製程需要目前從天然氣中提取的氫氣。然而，它可以透過電解水W來製備。這種電解可以利用自然現象（風、海浪、太陽輻射等）作用產生的電力來產生。
- 對（非豆類）作物進行基因工程以形成固氮共生體或在沒有微生物共生體的情況下固氮。最後一個選項是在 20 世紀 70 年代提出的，但直到最近才變得可行。[15] [16]
社區和農場的廚房、庭院和農場有機廢物堆肥可以滿足當地農場的大部分（如果不是全部）需求。這種堆肥可能是一種可靠的能量。許多科學家、農民和企業都在討論如何讓農業永續發展。使用庭院和廚房廢棄物的社區回收了當地常用的資源。這些資源過去被丟進大型廢棄物處理場，現在被用來生產用於有機農業的低成本有機堆肥。
除自產有機廢棄物外，還可以使用土壤改良劑W。土壤改良劑是當地社區回收中心回收的堆肥。透過使用這個當地的回收系統，小農可以利用城市廢棄物生產產品，並透過當地農夫市集將產品賣回給城市裡的人們，實際上形成了一個閉環。
回收養分的其他選擇包括種植季節性作物、使用長期作物輪作W以及使用堅固的本土植物和家畜地方品種W。
種植季節性作物可以減少能源需求（即不需要溫室、供暖、減少有機農藥的使用…）本土作物更能適應營養缺乏和其他不太理想的條件，如害蟲、乾旱、過度澆水的田地， ……對於農作物，最好不僅選擇本地作物，而且盡可能選擇多年生作物（即穀物作物，...）[17]
除了選擇更合適的作物來降低能源需求外，使用更合適的農具也很重要。例如，目前的農業方法需要 10 卡路里的化石能源來生產 1 卡路里的食物[18] [19]更合適的農場設備可以包括役畜[20]或牽引發動機，以取代目前正在使用的燃油效率低下的拖拉機。
水
在一些地區，有足夠的降雨量供作物生長，但許多其他地區需要灌溉。為了使灌溉系統可持續發展，需要適當的管理（以避免鹽化），並且使用的水量不得超過自然補充量，否則水源實際上將成為不可再生資源。水井鑽探技術和潛水泵W的改進，加上滴灌和低壓樞軸的發展，使得定期實現農作物高產成為可能，而以前僅依靠降雨，這種成功水平是不可預測的。然而，這一進步是有代價的，因為在許多發生這種情況的地區，例如奧加拉拉含水層W，水的使用率高於其補給率。
即使在「正常」年份，也應採取多項措施來發展抗旱農業系統，包括政策和管理行動：
- 完善節水蓄水措施
- 為選擇耐旱作物品種提供激勵
- 使用減少流量的灌溉系統
- 管理作物以減少水分流失或
- 根本不種。
可持續水資源開發的指標是：
- 內部可再生水資源。這是在確保不重複計算後，內源降水產生的河流和地下水的年平均流量。它代表一個國家境內生產的最大水資源量。該數值以年平均值表示，不隨時間變化（已證實的氣候變遷除外）。此指標可以用三種不同的單位表示：絕對值（平方公里/年）、毫米/年（衡量國家濕度的指標）以及人口函數（立方公尺/人每年）。
- 全球可再生水資源。這是國內可再生水資源和來自國外的流入流量的總和。與內部資源不同，如果上游開發減少了邊界的可用水量，則該值可能會隨時間而變化。在計算兩國的全球水資源時，可以考慮確保從上游國家到下游國家保留特定流量的條約。
- 撫養比。這是源自國外的全球再生水資源的比例，以百分比表示。它體現了一個國家水資源對鄰國的依賴程度。
- 取水。鑑於上述限制，只能以國家為單位系統地計算總取水量，作為用水量的衡量標準。每年取水量的絕對值或人均值可以衡量水在國家經濟中的重要性。以佔水資源的百分比表示時，表示水資源的壓力程度。粗略估計，如果一個國家的取水量超過全球可再生水資源的四分之一，水就可以被視為發展的限制因素，反過來，水資源壓力也會對從農業到農業等所有部門產生直接影響。[21]
土壤
土壤侵蝕正迅速成為世界上最嚴重的問題之一。據估計，“南部非洲每年有超過一千萬噸的土壤被侵蝕。專家預測，如果侵蝕繼續按照目前的速度進行，三十到五十年內農作物產量將減半。” [22]土壤侵蝕並非非洲獨有，全世界都在發生。這種現像被稱為「峰值土壤」，因為目前的大規模工廠化農業技術正在危及人類當前和未來種植糧食的能力。[23]如果不努力改善土壤管理實踐，耕地W的可用性將變得越來越成問題。[24]
以下土壤管理技術可用於減少水土流失
其他更有效的耕作方法
除了土壤中含有大量植物養分外，植物生長的另一個因素是良好的土壤質地。如果沒有良好的土壤質地，植物就無法有效地從土壤中提取養分。其他改善土壤品質的技術包括使用生物炭和堆肥茶。
除了改良土壤外，我們還可以採用有效的耕作方法。永續農業中的 4 種有用耕作方法是混養與輪作W相結合、休耕期的利用、伴生/間作和季節性作物種植。
與單一種植相比，混合種植作物（混養）可減少病蟲害問題。[25]混養很少（如果有的話）與連續幾年種植不同作物（稱為作物輪作W）且總體作物多樣性相同的更廣泛做法進行比較。包括多種作物（混養和/或輪作）的耕作系統也可以補充氮（如果包括豆科植物），並且還可以更有效地利用陽光、水或養分等資源。[26]
輪作是指每年在土地的不同部分種植農作物。它可以在有或沒有休耕期的情況下完成。休耕期是一年中為一個生長季節準備土地（犁地和耕種）但未使用（因此不種植農作物）的時期。對輪作來說，這確實意味著每年都有一部分土地閒置（這部分土地每年都會輪作）。這使得土地得以恢復。在休耕期間，我們還可以透過在土地上種植固氮植物來將一些養分引入土地。然而，休耕也會造成問題，特別是在田地暴露在自然環境的情況下。陽光和雨水的結合會使土壤乾燥並沖走養分。休耕期的另一個選擇是在土壤中種植富含氮的豆類，作為輪作的一部分
間作是指兩種或多種不互相競爭光照、水等的植物品種彼此靠近種植。通常，這意味著使用不同高度的植物……間作允許更大的植物密度，每種植物都可以從保存良好的土壤中吸收不同的養分。有時，當不同品種交替種植時會發生間作。但由於多種作物的生長，真正的間作也可能會更加混亂，田地類似雜草床。間作刺激性作物或顏色鮮豔的作物可以驅除害蟲，誘集作物可以作為“誘餌”，吸引害蟲遠離正在種植的蔬菜。同伴種植也將生長良好的植物彼此靠近放置，但使用相同高度的植物，並且也可以相互刺激，使其生長得更強/更快。農林業是一種廣泛利用間作的農業類型。
季節性作物種植涉及在一塊田地中種植多種多年生作物。農作物依序種植，每種作物在不同的季節生長，以免相互競爭自然資源。[27]此系統將增強對疾病的抵抗力，並減少土壤侵蝕和養分流失的影響。
有機/永續農業組合技術概述
下表按重要性順序列出了這些技術。
| 方法 | 筆記 |
|---|---|
| 單一栽培或混養 | 選擇混種可以提高作物對病蟲害的抵抗力。然而，它可能更難以使用（即收穫，......）。 |
| 輪作W休耕/不休耕 | 輪作可以控制病蟲害的發生。土壤保持較高的質量，特定蔬菜或植物的害蟲繁殖和繁衍的時間不會超過一年。它經常被用作作物輪作的一部分。這可以減少害蟲和/或改善土壤 |
| 採用強壯的作物品種、健康的種子、假播床、專業的栽培 | 使用強壯的作物品種可以提高抗病能力，並改善作物生長。需要使用健康/優質的種子來減少植物的感染。如果沒有優質種子或種子太貴，清潔種子可以減少存在的害蟲。假播種床是除草/準備好的苗床，放置時間較短（約 14 天），以便雜草種子發芽。然後可以輕鬆去除它們（因為還沒有任何農作物發芽），然後可以播種農作物。專業執行的栽培是指使用正確的播種深度、種子/植物間距、灌溉（乾旱時期）、溫室氣候、雜草控制、有利的播種和種植時間… |
| 間作和伴生 | 間作允許作物“分層”，從而減少它們對陽光、水和養分的競爭。因此，它使植物生長得更強壯，並增強對害蟲的抵抗力。同伴種植將類似的作物放在一起，實際上也可以相互受益。 |
| 使用封閉季節，將受感染的作物全部和/或僅除去受感染的葉子，修剪並使用清潔的工具/機械 | 受感染的農作物可作為宿主並嚴重增加害蟲或疾病的發生和/或傳播。封閉季節意味著農作物在特定季節內生長，並且在該時間之外不會留在田間。在非封閉季節，特別是當農作物常年不收時，害蟲有（更多）時間利用植物作為宿主（即繁殖）。修剪是指在移植作物之前切除患病部分和/或骯髒或未使用的根部。這可以消除害蟲和疾病。不乾淨的工具會導致疾病和害蟲的傳播。農民應確保在田地之間移動時清潔工具。 |
| 肥料的使用 | 使用肥料可以促進植物的生長，使它們不易受到害蟲的侵襲，尤其是在幼年時。肥料有有機和化學形式。化學肥料可能很昂貴，而且它們的化學成分會降低土壤品質並導致化學物質積聚/鹽化。腐植質/綠肥、動物糞便是替代品。施肥需要針對植物的具體要求（非濃縮氮肥），同時也要考慮到我們使用的肥料類型。 |
| 覆蓋和使用覆蓋作物 | 覆蓋可以透過多種方式來減少害蟲。透過覆蓋土壤，它可以自然地抑制雜草，並且土壤不會乾燥，從而使植物健康生長。覆蓋作物具有相同的雜草控制功能。靠近地面的植物很容易受到毛毛蟲等地面動物的攻擊，或透過與土壤的接觸而分解。覆蓋（即西紅柿）可降低枯萎病和黴菌（與潮濕地面接觸而產生）的風險 |
| 耕作 | 耕作是指土壤的破碎/鬆動，即改善土壤結構，以及「初次除草」（機械控制）。它需要在正確的時間完成。在土壤固結的任何情況下都需要鬆土（即雨後、溫帶國家冬季後…）深耕（即透過犁耕…）會導致富營養化、養分流失。 |
| 除草 | 除草通常涉及比耕作更淺的土壤攪動（因此帶來的土壤擾動更少）。它通常是手工完成的，而不是使用機械化設備，並且是定期完成的。它與“初除草”不同。初步除草是為了清除大量植物、雜草，即新農田或冬季剛過時無論如何都需要鬆土的情況。 （這是用機械化設備完成的）。除草可以使幼苗不必為土壤養分、水和空間而進行太多鬥爭。它們生長得更快，因此在幼年和體弱時不太可能受到害蟲的攻擊。雜草叢生的菜地也會吸引害蟲。 |
| 農藥的使用 | 噴灑殺蟲劑以殺死或驅除特定害蟲和/或疾病。它通常涉及使用有機農藥，只有在極端情況下才使用化學農藥。這是因為重複噴灑後一種液體會降低土壤質量並增加化學物質的積累 |
有機農業的特徵
有機農場需要遵守以下要求才能獲得有機稱號：
- 在進行有機耕作前 3 年內，土地必須不含違禁物質
- 種子應該是有機的，但現在允許使用一些非有機種子
- 禁止使用基因工程、污水污泥或電離輻射
- 透過管理實踐和大量工作來控制雜草
- 花園害蟲採用綜合害蟲管理措施進行處理，包括生物、物理和機械控制。
- 一些有機農藥是允許使用的
- 為了維持土壤肥力，有機農民使用的方法包括：輪作、覆蓋作物、動物糞便、堆肥和作物多樣性。
- 允許使用一些有機肥料
經濟學
有機農業的勞動成本較高，但投入成本往往較低，因為無需購買化學肥料、農藥或除草劑。這是發展背景下的優點—參見永續農業和發展。
人們對永續農業的社會經濟方面的了解還很有限。關於不太集中的農業，最著名的分析是 Netting 對歷史上小農系統的研究。[28]牛津永續發展小組W以更廣泛的形式定義了這種背景下的可持續性，以 360 度的方式考慮對所有利害關係人的影響
鑑於在任何特定成本和地點，自然資源W的供應都是有限的，效率低下或對所需資源造成損害的農業最終可能會耗盡可用資源或負擔和獲取資源的能力。它還可能產生負外部性W，例如污染以及財務和生產成本。
農作物的銷售方式W必須考慮到可持續性方程式W。當地銷售的食品不需要額外的能源用於運輸（包括消費者）。在偏遠地區出售的食品，無論是在農貿市場還是超市W ，都會產生不同的材料、勞動力W和運輸能源成本。
農場位置
關於農場最好位於何處一直存在相當多的爭論。有些人認為農場最好位於城市/城市附近，以縮短食物運輸的距離。其他人則認為私人生產的食品效率更高。然而，後者可能並不總是能產生足夠的食物。
非農影響
一個能夠“永久生產”，但卻對其他地方的環境品質產生負面影響的農場不是永續農業。可以確保全球視野的一個例子是過度施用合成肥料或動物糞便W，這可以提高農場的生產力，但會污染附近的河流和沿海水域（富營養化）。另一個極端也可能是不可取的，因為土壤養分耗盡導致作物產量低下的問題與雨林的破壞有關，例如用於牲畜飼料的刀耕火種農業的情況。
永續性影響到整體生產，隨著世界人口到 2050 年預計將達到 93 億，總產量必須增加以滿足日益增長的食品和纖維需求。產量的增加可能來自於開闢新的農田，如果透過開墾沙漠（如巴勒斯坦 W）來實現，這可能會改善二氧化碳排放；如果透過刀耕火種的耕作方式來實現，則可能會惡化二氧化碳排放（如巴西W） 。此外，儘管許多人和政府對這種新的耕作方法感到擔憂，但基改作物顯示出從根本上提高作物產量的希望。
一些倡導者贊成永續農業作為唯一可以長期持續的系統。然而，有機生產方法，尤其是轉型時期的有機生產方法，其產量低於傳統方法，在維持全球人口方面也提出了同樣的問題。
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