Agricultura

El desarrollo de la agricultura permitió que la población humana creciera muchas veces más de lo que podía ser sustentada por la caza y la recolección . ^{[ 15 ]} La agricultura comenzó de forma independiente en diferentes partes del mundo, ^{[ 16 ]} e incluyó una gama diversa de taxones , en al menos 11 centros de origen separados . ^{[ 13 ]} Los granos silvestres fueron recolectados y consumidos desde al menos 105 000 años atrás. ^{[ 17 ]} En el Levante paleolítico, hace 23 000 años, se ha observado el cultivo de cereales como el trigo farro , la cebada y la avena cerca del mar de Galilea . ^{[ 18 ] [ 19 ]} El arroz fue domesticado en China entre 11 500 y 6200  a. C. con el cultivo más antiguo conocido desde 5700  a. C., ^{[ 20 ]} seguido por el frijol mungo , la soja y el frijol azuki . Las ovejas fueron domesticadas en Mesopotamia entre 13 000 y 11 000 años atrás. ^{[ 21 ]} El ganado vacuno fue domesticado a partir del uro salvaje en las áreas de la actual Turquía y Pakistán hace unos 10.500 años. ^{[ 22 ]} La producción porcina surgió en Eurasia, incluyendo Europa, Asia Oriental y Asia Sudoccidental, ^{[ 23 ]} donde el jabalí fue domesticado por primera vez hace unos 10.500 años. ^{[ 24 ]} En los Andes de América del Sur, la papa fue domesticada entre 10.000 y 7.000 años atrás, junto con los frijoles, la coca , las llamas , las alpacas y los conejillos de indias . La caña de azúcar y algunas hortalizas de raíz fueron domesticadas en Nueva Guinea hace unos 9.000 años. El sorgo fue domesticado en la región del Sahel de África hace 7.000 años. El algodón fue domesticado en Perú hace 5.600 años, ^{[ 25 ]} y fue domesticado de forma independiente en Eurasia. En Mesoamérica , el teosinte silvestre se cruzó con el maíz (corn) hace entre 10.000 y 6.000 años. ^{[ 26 ] [ 27 ] [[28 ]} Elcaballofuedomesticadoen lasestepas euroasiáticasalrededor del 3500 a. C. ^{[ 29 ]} Los estudiosos han ofrecido múltiples hipótesis para explicar los orígenes históricos de la agricultura. Los estudios sobre la transición decazadores-recolectoresa sociedades agrícolas indican un período inicial de intensificación y crecientesedentarismo; ejemplos de ello son lacultura natufienseen elLevantey el Neolítico chino temprano en China. Luego, se empezaron a plantar rodales silvestres que antes se cosechaban y, gradualmente, se domesticaron. ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

En Eurasia, los sumerios comenzaron a vivir en aldeas alrededor del 8000  a. C., dependiendo de los ríos Tigris y Éufrates y un sistema de canales para el riego. Los arados aparecen en pictogramas alrededor del 3000  a. C.; arados de semillas alrededor del 2300  a. C. Los agricultores cultivaban trigo, cebada, verduras como lentejas y cebollas, y frutas como dátiles, uvas e higos. ^{[ 35 ]} La agricultura del antiguo Egipto dependía del río Nilo y sus inundaciones estacionales. La agricultura comenzó en el período predinástico al final del Paleolítico , después del 10 000  a. C. Los cultivos básicos eran cereales como el trigo y la cebada, junto con cultivos industriales como el lino y el papiro . ^{[ 36 ] [ 37 ]} En la India , el trigo, la cebada y el azufaifo fueron domesticados hacia el 9000  a. C., seguidos poco después por las ovejas y las cabras. ^{[ 38 ]} El ganado vacuno, ovino y caprino fue domesticado en la cultura Mehrgarh hacia el 8000–6000 a. C. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]} El algodón fue cultivado hacia el 5.º–4.º milenio a. C. ^{[ 42 ]} La evidencia arqueológica indica un arado tirado por animales del 2500  a. C. en la civilización del valle del Indo . ^{[ 43 ]}

En China, desde el siglo V a. C., existía un sistema nacional de graneros y una extensa producción de seda . ^{[ 44 ]} Los molinos de grano impulsados ​​por agua se utilizaban en el siglo I a. C., ^{[ 45 ]} seguidos por el riego. ^{[ 46 ]} A finales del siglo II, se habían desarrollado arados pesados ​​con rejas y vertederas de hierro . ^{[ 47 ] [ 48 ]} Estos se extendieron hacia el oeste a través de Eurasia. ^{[ 49 ]} El arroz asiático fue domesticado hace 8200–13500 años –dependiendo de la estimación del reloj molecular que se utilice ^{[ 50 ]} – en el río Perla en el sur de China con un único origen genético del arroz silvestre Oryza rufipogon . ^{[ 51 ]} En Grecia y Roma , los principales cereales eran el trigo, el espelta y la cebada, junto con verduras como guisantes, judías y aceitunas. Las ovejas y las cabras se criaban principalmente para la producción de lácteos. ^{[ 52 ] [ 53 ]}

En las Américas, los cultivos domesticados en Mesoamérica (aparte del teosinte) incluyen calabaza, frijoles y cacao . ^{[ 54 ]} El cacao fue domesticado por los Mayo Chinchipe del alto Amazonas alrededor del 3000  a. C. ^{[ 55 ]} El pavo probablemente fue domesticado en México o el suroeste de Estados Unidos. ^{[ 56 ]} Los aztecas desarrollaron sistemas de irrigación, formaron laderas aterrazadas , fertilizaron su suelo y desarrollaron chinampas o islas artificiales. Los mayas utilizaron extensos sistemas de canales y campos elevados para cultivar tierras pantanosas desde el 400  a. C. ^{[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]} En Sudamérica la agricultura pudo haber comenzado alrededor del 9000  a. C. con la domesticación de la calabaza (Cucurbita) y otras plantas. ^{[ 62 ]} La coca fue domesticada en los Andes, al igual que el cacahuete, el tomate , el tabaco y la piña . ^{[ 54 ]} El algodón fue domesticado en Perú hacia el 3600  a. C. ^{[ 63 ]} Allí se domesticaron animales como llamas , alpacas y conejillos de indias . ^{[ 64 ]} En América del Norte , los pueblos indígenas del Este domesticaron cultivos como el girasol , el tabaco, ^{[ 65 ]} la calabaza y el Chenopodium . ^{[ 66 ] [ 67 ]} Se recolectaron alimentos silvestres como el arroz silvestre y el jarabe de arce . ^{[ 68 ]} La fresa domesticada es un híbrido de una especie chilena y una norteamericana, desarrollada mediante el mejoramiento genético en Europa y América del Norte. ^{[ 69 ]} Los pueblos indígenas del suroeste y del noroeste del Pacífico practicaban la jardinería forestal y la agricultura con fuego . Los nativos controlaban el fuego a escala regional para crear una ecología de fuego de baja intensidad queMantuvieron una agricultura de baja densidad en rotación suelta; una especie de permacultura "salvaje" . ^{[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]} En Norteamérica se desarrolló un sistema de cultivo asociado llamado las Tres Hermanas . Los tres cultivos eran calabaza de invierno , maíz y frijoles trepadores. ^{[ 74 ] [ 75 ]}

Los indígenas australianos , considerados durante mucho tiempo cazadores-recolectores nómadas , practicaban la quema sistemática, posiblemente para aumentar la productividad natural en la agricultura con fuego. ^{[ 76 ]} Los estudiosos han señalado que los cazadores-recolectores necesitan un entorno productivo para sustentar la recolección sin cultivo. Debido a que los bosques de Nueva Guinea tienen pocas plantas comestibles, los primeros humanos pudieron haber utilizado la "quema selectiva" para aumentar la productividad de los árboles frutales silvestres de karuka y así sustentar su modo de vida de cazadores-recolectores. ^{[ 77 ]}

Los Gunditjmara y otros grupos desarrollaron sistemas de cultivo de anguilas y captura de peces desde hace unos 5000 años. ^{[ 78 ]} Hay evidencia de «intensificación» en todo el continente durante ese período. ^{[ 79 ]} En dos regiones de Australia, la costa oeste central y el centro oriental, los primeros agricultores cultivaban ñame, mijo nativo y cebollas silvestres, posiblemente en asentamientos permanentes. ^{[ 32 ] [ 80 ]}

En la Edad Media , en comparación con el período romano , la agricultura en Europa Occidental se centró más en la autosuficiencia . La población agrícola bajo el feudalismo se organizaba típicamente en señoríos que constaban de varios cientos o más acres de tierra presididos por un señor feudal con una iglesia y un sacerdote católicos romanos . ^{[ 81 ]}

Gracias al intercambio con Al-Ándalus , donde se desarrollaba la Revolución Agrícola Árabe , la agricultura europea se transformó, con técnicas mejoradas y la difusión de cultivos, incluyendo la introducción del azúcar, el arroz, el algodón y árboles frutales (como el naranjo). ^{[ 82 ]}

Después de 1492, el intercambio colombino trajo a Europa cultivos del Nuevo Mundo como maíz, papas, tomates, batatas y mandioca , y a América cultivos del Viejo Mundo como trigo, cebada, arroz y nabos , y ganado (incluidos caballos, vacas, ovejas y cabras). ^{[ 83 ]}

El riego , la rotación de cultivos y los fertilizantes avanzaron desde el siglo XVII con la Revolución Agrícola Británica , lo que permitió un aumento significativo de la población mundial. Desde 1900, la agricultura en los países desarrollados, y en menor medida en el mundo en desarrollo, ha experimentado grandes aumentos en la productividad a medida que la mecanización reemplaza la mano de obra humana, con la ayuda de fertilizantes sintéticos , pesticidas y la selección genética . El método Haber-Bosch permitió la síntesis de fertilizante de nitrato de amonio a escala industrial, lo que incrementó enormemente los rendimientos de los cultivos y contribuyó a un mayor crecimiento de la población mundial. ^{[ 84 ] [ 85 ]}

Desde el siglo XX en adelante, la agricultura intensiva aumentó la productividad de los cultivos. Sustituyó la mano de obra por fertilizantes y pesticidas sintéticos, pero causó una mayor contaminación del agua y, a menudo, implicó subsidios agrícolas. La degradación del suelo y enfermedades como la roya del tallo son preocupaciones importantes a nivel mundial; ^{[ 93 ]} aproximadamente el 40% de las tierras agrícolas del mundo están gravemente degradadas. ^{[ 94 ] [ 95 ]} La agricultura moderna ha planteado o encontrado problemas ecológicos, políticos y económicos, incluyendo la contaminación del agua , los biocombustibles , los organismos genéticamente modificados , los aranceles y los subsidios agrícolas , lo que ha llevado a enfoques alternativos como el movimiento orgánico . ^{[ 96 ] [ 97 ]} Las prácticas agrícolas insostenibles en América del Norte llevaron al Dust Bowl de la década de 1930. ^{[ 98 ]} En los últimos años ha habido una reacción en contra de los efectos ambientales de la agricultura convencional, lo que ha dado lugar a los movimientos de agricultura orgánica , regenerativa y sostenible . ^{[ 96 ] [ 99 ]} Una de las principales fuerzas detrás de este movimiento ha sido la Unión Europea , que certificó por primera vez los alimentos orgánicos en 1991 y comenzó la reforma de su Política Agrícola Común (PAC) en 2005 para eliminar gradualmente los subsidios agrícolas vinculados a productos básicos, ^{[ 100 ]} también conocido como desacoplamiento . El crecimiento de la agricultura orgánica ha renovado la investigación en tecnologías alternativas como el manejo integrado de plagas , la selección genética, ^{[ 101 ]} y la agricultura en ambiente controlado . ^{[ 102 ] [ 103 ]} Hay preocupaciones sobre el menor rendimiento asociado con la agricultura orgánica y su impacto en la seguridad alimentaria mundial . ^{[ 104 ]} Los desarrollos tecnológicos convencionales recientes incluyen los alimentos modificados genéticamente . ^{[ 105 ]}

Durante el período de 60 años comprendido entre 1964 y 2023, la mayor parte del aumento de la producción agrícola se logró mediante la intensificación, mientras que la expansión de las tierras agrícolas se limitó a tan solo el 8%. ^{[ 106 ]}

En el siglo XXI, entre 2001 y 2023, la superficie agrícola mundial disminuyó en 78 millones de hectáreas (Mha) (−2%), mientras que la superficie de tierras de cultivo aumentó en 78 Mha y la de praderas y pastos permanentes disminuyó en 151 Mha. Estos cambios presentan variaciones regionales significativas. África subsahariana experimentó una expansión de tierras de cultivo de 69 Mha acompañada de una pérdida de 72 Mha de bosques, mientras que América Latina registró un crecimiento de 25 Mha de tierras de cultivo junto con una pérdida neta de 85 Mha de superficie forestal. La expansión agrícola sigue siendo el principal motor de la deforestación mundial , responsable de casi el 90% de la pérdida de bosques. En este siglo, otro aspecto importante a considerar es que aproximadamente 3,6 Mha de tierras de cultivo se abandonan anualmente, y es probable que la degradación de la tierra desempeñe un papel importante en estas pérdidas. ^{[ 107 ]}

Para 2015, la producción agrícola de China era la mayor del mundo, seguida por la Unión Europea, India y Estados Unidos. ^{[ 108 ]} Los economistas miden la productividad total de los factores de la agricultura, según la cual la agricultura en Estados Unidos es aproximadamente 1,7 veces más productiva que en 1948. ^{[ 109 ]}

La agricultura empleó a 873 millones de personas en 2021, o el 27% de la fuerza laboral mundial, y a 916 millones en 2023, en comparación con 1027 millones (o el 40%) en 2000. La participación de la agricultura en el PIB mundial se mantuvo estable en torno al 4% desde 2000 hasta 2023. ^{[ 110 ]}

A pesar de los aumentos en la producción y productividad agrícola, ^{[ 111 ]} entre 702 y 828 millones de personas se vieron afectadas por el hambre en 2021. ^{[ 112 ]} La inseguridad alimentaria y la malnutrición pueden ser resultado de conflictos, fenómenos climáticos extremos y su variabilidad, así como de fluctuaciones económicas. ^{[ 111 ]} También pueden ser causadas por características estructurales de un país, como su nivel de ingresos y la dotación de recursos naturales, así como por su economía política. ^{[ 111 ]}

El uso de plaguicidas en la agricultura aumentó un 62% entre 2000 y 2021, y las Américas representaron la mitad del uso en 2021. ^{[ 110 ]}

El Fondo Internacional de Desarrollo Agrícola sostiene que un aumento de la agricultura a pequeña escala puede ser parte de la solución a las preocupaciones sobre los precios de los alimentos y la seguridad alimentaria en general , dada la experiencia favorable de Vietnam. ^{[ 113 ]}

Los desastres han causado pérdidas agrícolas estimadas en 3,26 billones de dólares estadounidenses durante 33 años (1991-2023), con un promedio de 99 mil millones de dólares estadounidenses por año. Los cultivos de cereales fueron los más afectados, con 4,6 mil millones de toneladas perdidas, seguidos de las frutas y verduras (2,8 mil millones de toneladas), y la carne y los productos lácteos perdieron 900 millones de toneladas. ^{[ 114 ]}

La agricultura proporciona aproximadamente una cuarta parte del empleo mundial, más de la mitad en el África subsahariana y casi el 60 por ciento en los países de bajos ingresos. ^{[ 115 ]} A medida que los países se desarrollan, otros empleos han atraído históricamente a los trabajadores fuera de la agricultura, y las innovaciones que ahorran mano de obra aumentan la productividad agrícola al reducir los requisitos laborales por unidad de producción. ^{[ 116 ] [ 117 ] [ 118 ]} Con el tiempo, una combinación de tendencias de oferta y demanda de mano de obra ha reducido la proporción de la población empleada en la agricultura. ^{[ 119 ] [ 120 ]}

Durante el siglo XVI en Europa, entre el 55 y el 75% de la población se dedicaba a la agricultura; para el siglo XIX, esta cifra había descendido a entre el 35 y el 65%. ^{[ 121 ]} En esos mismos países, hoy en día, la cifra es inferior al 10%. ^{[ 122 ]} A principios del siglo XXI, unos mil millones de personas, o más de un tercio de la fuerza laboral disponible, estaban empleadas en la agricultura. Esto constituye aproximadamente el 70% del empleo infantil mundial y, en muchos países, representa el mayor porcentaje de mujeres de cualquier sector. ^{[ 123 ]} El sector servicios superó al sector agrícola como el mayor empleador mundial en 2007. ^{[ 124 ]}

En muchos países desarrollados, los inmigrantes ayudan a cubrir la escasez de mano de obra en actividades agrícolas de alto valor que son difíciles de mecanizar. ^{[ 125 ]} Los trabajadores agrícolas extranjeros, principalmente de Europa del Este, África del Norte y Asia del Sur, constituían alrededor de un tercio de la fuerza laboral agrícola asalariada en España, Italia, Grecia y Portugal en 2013. ^{[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]} En los Estados Unidos de América, más de la mitad de todos los trabajadores agrícolas contratados (aproximadamente 450 000 trabajadores) eran inmigrantes en 2019, aunque el número de nuevos inmigrantes que llegan al país para trabajar en la agricultura ha caído un 75 por ciento en los últimos años y el aumento de los salarios indica que esto ha llevado a una importante escasez de mano de obra en las granjas estadounidenses. ^{[ 130 ] [ 131 ]}

La agricultura, específicamente la ganadería, sigue siendo una industria peligrosa, y los agricultores de todo el mundo siguen estando en alto riesgo de sufrir lesiones relacionadas con el trabajo, enfermedades pulmonares, pérdida de audición inducida por ruido , enfermedades de la piel, así como ciertos tipos de cáncer relacionados con el uso de productos químicos y la exposición prolongada al sol. En las granjas industrializadas , las lesiones frecuentemente implican el uso de maquinaria agrícola , y una causa común de lesiones agrícolas mortales en los países desarrollados son los vuelcos de tractores . ^{[ 134 ]} Los pesticidas y otros productos químicos utilizados en la agricultura pueden ser peligrosos para la salud de los trabajadores , y los trabajadores expuestos a pesticidas pueden sufrir enfermedades o tener hijos con defectos de nacimiento. ^{[ 135 ]} Como industria en la que las familias comúnmente comparten el trabajo y viven en la propia granja, familias enteras pueden estar en riesgo de sufrir lesiones, enfermedades y la muerte. ^{[ 136 ]} Las edades de 0 a 6 años pueden ser una población especialmente vulnerable en la agricultura; ^{[ 137 ]} las causas comunes de lesiones mortales entre los jóvenes trabajadores agrícolas incluyen ahogamientos, accidentes con maquinaria y vehículos motorizados, incluidos los vehículos todoterreno. ^{[ 136 ] [ 137 ] [ 138 ]} Los datos sobre mortalidad laboral de la última década indican que, al observar todas las industrias, la agricultura tuvo el mayor número de muertes relacionadas con el trabajo para los jóvenes. Dentro de esta industria, los jóvenes de entre 10 y 15 años sufrieron la mayor cantidad de lesiones laborales no mortales. ^{[ 139 ]} Si bien la agricultura es peligrosa, los estudios han analizado el hecho de que también existen muchos beneficios al crecer y vivir en una granja. ^{[ 140 ]}

La Organización Internacional del Trabajo considera la agricultura "uno de los sectores económicos más peligrosos". ^{[ 123 ]} Estima que la cifra anual de muertes relacionadas con el trabajo entre los empleados agrícolas es de al menos 170 000, el doble de la tasa promedio de otros empleos. Además, los casos de muerte, lesiones y enfermedades relacionadas con las actividades agrícolas a menudo no se denuncian. ^{[ 141 ]} La organización elaboró ​​el Convenio sobre la seguridad y la salud en la agricultura, 2001 , que abarca la gama de riesgos en la ocupación agrícola, la prevención de estos riesgos y el papel que deben desempeñar las personas y organizaciones dedicadas a la agricultura. ^{[ 123 ]}

En Estados Unidos, el Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional ha identificado la agricultura como un sector industrial prioritario en la Agenda Nacional de Investigación Ocupacional para identificar y proporcionar estrategias de intervención para cuestiones de salud y seguridad ocupacional. ^{[ 142 ] [ 143 ]} En la Unión Europea, la Agencia Europea para la Seguridad y Salud en el Trabajo ha emitido directrices sobre la implementación de directivas de salud y seguridad en la agricultura, la ganadería, la horticultura y la silvicultura. ^{[ 144 ]} El Consejo de Seguridad y Salud Agrícola de América (ASHCA) también celebra una cumbre anual para debatir sobre seguridad. ^{[ 145 ]}

Con una extensión de más de 4.800 millones de hectáreas en 2025 —el equivalente a un tercio de la superficie terrestre del planeta—, la agricultura tiene un mayor impacto en los recursos hídricos y terrestres que cualquier otro sector económico. La presión sobre estos recursos ha comprometido seriamente el rendimiento y las perspectivas futuras de la agricultura, lo que ha provocado una mayor pérdida de tierras productivas y una menor disponibilidad de agua para la agricultura y otras formas de producción agrícola. La expansión agrícola impulsa la deforestación y es una de las principales causas de la degradación de ecosistemas ricos en carbono, como las turberas . Se estima que el 64 % de las tierras agrícolas están en riesgo de contaminación por plaguicidas, lo que daña la biodiversidad al destruir polinizadores, perjudica la microbiota del suelo y reduce la resiliencia de los sistemas agroalimentarios frente a plagas, patógenos y el cambio climático. Al representar el 72 % de las extracciones mundiales de agua dulce, cifra que se prevé que aumente aún más en el futuro, la agricultura contribuye a la escasez de agua y se ve cada vez más afectada por ella. La sobreexplotación de las aguas subterráneas y la intrusión de agua de mar en los acuíferos costeros están muy extendidas, con importantes implicaciones para la seguridad alimentaria. ^{[ 106 ]}

Los sistemas de cultivo varían entre las explotaciones agrícolas en función de los recursos y limitaciones disponibles; la geografía y el clima de la explotación; las políticas gubernamentales; las presiones económicas, sociales y políticas; y la filosofía y cultura del agricultor. ^{[ 146 ] [ 147 ]}

La agricultura itinerante (o tala y quema ) es un sistema en el que se queman los bosques, liberando nutrientes para sustentar el cultivo de cosechas anuales y luego perennes durante varios años. ^{[ 148 ]} Después, la parcela se deja en barbecho para que el bosque se regenere, y el agricultor se traslada a una nueva parcela, regresando después de muchos años más (10-20). Este período de barbecho se acorta si aumenta la densidad de población, lo que requiere el aporte de nutrientes (fertilizantes o estiércol ) y cierto control manual de plagas . El cultivo anual es la siguiente fase de intensidad en la que no hay período de barbecho. Esto requiere un aporte aún mayor de nutrientes y control de plagas. ^{[ 148 ]}

La industrialización posterior condujo al uso de monocultivos , donde se planta un solo cultivar en una gran extensión de terreno. Debido a la baja biodiversidad , el uso de nutrientes es uniforme y las plagas tienden a proliferar, lo que requiere un mayor uso de pesticidas y fertilizantes. ^{[ 147 ]} El cultivo múltiple , en el que se cultivan varios cultivos de forma secuencial en un año, y el cultivo intercalado , cuando se cultivan varios cultivos al mismo tiempo, son otros tipos de sistemas de cultivo anuales conocidos como policultivos . ^{[ 148 ]}

En los entornos subtropicales y áridos , el momento y la extensión de la agricultura pueden verse limitados por las precipitaciones, lo que impide obtener múltiples cosechas anuales en un mismo año o requiere riego. En todos estos entornos se cultivan cosechas perennes (café, chocolate) y se practican sistemas como la agroforestería . En los entornos templados , donde los ecosistemas eran predominantemente pastizales o praderas , la agricultura anual de alta productividad es el sistema agrícola dominante. ^{[ 148 ]}

Las categorías importantes de cultivos alimentarios incluyen cereales, legumbres, forraje, frutas y verduras. ^{[ 149 ]} Las fibras naturales incluyen algodón, lana , cáñamo , seda y lino . ^{[ 150 ]} Los cultivos específicos se cultivan en distintas regiones de cultivo en todo el mundo. La producción se indica en millones de toneladas métricas, según estimaciones de la FAO . ^{[ 149 ]}

La ganadería es la cría y el engorda de animales para obtener carne, leche, huevos o lana , así como para el trabajo y el transporte. ^{[ 151 ]} Los animales de trabajo , incluidos caballos, mulas , bueyes , búfalos de agua , camellos, llamas, alpacas, burros y perros, se han utilizado durante siglos para ayudar a cultivar campos, cosechar cultivos, arrear otros animales y transportar productos agrícolas a los compradores. ^{[ 152 ]}

Los sistemas de producción ganadera se pueden definir según la fuente de alimento, como basados ​​en pastizales, mixtos y sin tierras. ^{[ 153 ]} A partir de 2010El 30% de la superficie terrestre libre de hielo y agua se utilizaba para la producción ganadera, sector que empleaba a aproximadamente 1.300  millones de personas. Entre las décadas de 1960 y 2000, se produjo un aumento significativo en la producción ganadera, tanto en número de animales como en peso de la canal, especialmente en carne de vacuno, cerdos y pollos, cuya producción aumentó casi diez veces. Los animales no destinados al consumo de carne, como las vacas lecheras y las gallinas ponedoras, también mostraron aumentos significativos en la producción. Se espera que las poblaciones mundiales de ganado vacuno, ovino y caprino sigan aumentando drásticamente hasta 2050. ^{[ 154 ]} La acuicultura o piscicultura, la producción de pescado para el consumo humano en explotaciones confinadas, es uno de los sectores de producción de alimentos de más rápido crecimiento, con un crecimiento promedio del 9% anual entre 1975 y 2007. ^{[ 155 ]}

Durante la segunda mitad del siglo XX, los productores que utilizaban la cría selectiva se centraron en crear razas y cruces de ganado que aumentaran la producción, descuidando en gran medida la necesidad de preservar la diversidad genética . Esta tendencia ha provocado una disminución significativa de la diversidad genética y de los recursos entre las razas de ganado, lo que ha conllevado una disminución correspondiente de la resistencia a las enfermedades y de las adaptaciones locales que antes se encontraban en las razas tradicionales. ^{[ 156 ]}

La producción ganadera basada en pastizales depende de material vegetal como matorrales , praderas y pastos para alimentar a los rumiantes . Se pueden utilizar aportes de nutrientes externos, pero el estiércol se devuelve directamente al pastizal como principal fuente de nutrientes. Este sistema es particularmente importante en áreas donde la producción de cultivos no es factible debido al clima o al suelo, lo que representa a entre 30 y 40  millones de pastores. ^{[ 148 ]} Los sistemas de producción mixtos utilizan pastizales, cultivos forrajeros y cultivos de grano como alimento para rumiantes y ganado monogástrico (un solo estómago; principalmente pollos y cerdos). El estiércol se recicla típicamente en los sistemas mixtos como fertilizante para los cultivos. ^{[ 153 ]}

Los sistemas sin tierra dependen de forraje externo a la granja, lo que representa la desvinculación entre la producción agrícola y ganadera, más frecuente en los países miembros de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (OCDE) . Se recurre cada vez más a fertilizantes sintéticos para la producción agrícola, y el uso de estiércol se convierte en un desafío, además de una fuente de contaminación. ^{[ 153 ]} Los países industrializados utilizan estas operaciones para producir gran parte del suministro mundial de carne de ave y de cerdo. Los científicos estiman que el 75% del crecimiento de la producción ganadera entre 2003 y 2030 se producirá en explotaciones ganaderas intensivas , a veces denominadas ganadería industrial . Gran parte de este crecimiento se está produciendo en países en desarrollo de Asia, con un crecimiento mucho menor en África. ^{[ 154 ]} Algunas de las prácticas utilizadas en la producción ganadera comercial, incluido el uso de hormonas de crecimiento , son controvertidas. ^{[ 157 ]}

La labranza es la práctica de remover el suelo con herramientas como el arado o la grada para prepararlo para la siembra, para la incorporación de nutrientes o para el control de plagas. La intensidad de la labranza varía desde la convencional hasta la de siembra directa . Puede mejorar la productividad al calentar el suelo, incorporar fertilizantes y controlar las malas hierbas, pero también lo hace más propenso a la erosión, desencadena la descomposición de la materia orgánica liberando CO₂ _y reduce la abundancia y diversidad de los organismos del suelo. ^{[ 158 ] [ 159 ]}

El control de plagas incluye el manejo de malezas, insectos, ácaros y enfermedades. Se utilizan prácticas químicas (pesticidas), biológicas ( control biológico ), mecánicas (labranza) y culturales. Las prácticas culturales incluyen la rotación de cultivos, la selección de plantas invasoras , los cultivos de cobertura , el cultivo intercalado, el compostaje , la evitación y la resistencia. El manejo integrado de plagas busca utilizar todos estos métodos para mantener las poblaciones de plagas por debajo del nivel que causaría pérdidas económicas, y recomienda los pesticidas como último recurso. ^{[ 160 ]}

La gestión de nutrientes incluye tanto la fuente de insumos nutricionales para la producción agrícola y ganadera como el método de uso del estiércol producido por el ganado. Los insumos nutricionales pueden ser fertilizantes químicos inorgánicos, estiércol, abono verde , compost y minerales. ^{[ 161 ]} El uso de nutrientes en los cultivos también puede gestionarse mediante técnicas culturales como la rotación de cultivos o un período de barbecho . El estiércol se utiliza manteniendo el ganado donde crece el cultivo forrajero, como en el pastoreo rotacional intensivo gestionado, o esparciendo formulaciones secas o líquidas de estiércol en tierras de cultivo o pastos . ^{[ 158 ] [ 162 ]}

La gestión del agua es necesaria donde las precipitaciones son insuficientes o variables, lo que ocurre en cierta medida en la mayoría de las regiones del mundo. ^{[ 148 ]} Algunos agricultores utilizan el riego para complementar las precipitaciones. En otras áreas, como las Grandes Llanuras de EE. UU. y Canadá, los agricultores utilizan un año de barbecho para conservar la humedad del suelo para el año siguiente. ^{[ 163 ]} Las recientes innovaciones tecnológicas en agricultura de precisión permiten monitorear el estado del agua y automatizar su uso, lo que conduce a una gestión más eficiente. ^{[ 164 ]} La agricultura representa el 70 % del uso de agua dulce en todo el mundo. ^{[ 165 ]} Sin embargo, las tasas de extracción de agua para la agricultura varían significativamente según el nivel de ingresos. En los países menos adelantados y los países en desarrollo sin litoral, las tasas de extracción de agua para la agricultura alcanzan hasta el 90 % del total de extracciones de agua y alrededor del 60 % en los Pequeños Estados Insulares en Desarrollo . ^{[ 166 ]}

Según un informe de 2014 del Instituto Internacional de Investigación sobre Políticas Alimentarias , las tecnologías agrícolas tendrán el mayor impacto en la producción de alimentos si se adoptan de forma combinada. Utilizando un modelo que evaluó cómo once tecnologías podrían impactar la productividad agrícola, la seguridad alimentaria y el comercio para 2050, el Instituto Internacional de Investigación sobre Políticas Alimentarias concluyó que el número de personas en riesgo de padecer hambre podría reducirse hasta en un 40 % y los precios de los alimentos podrían reducirse casi a la mitad. ^{[ 167 ]}

El pago por servicios ecosistémicos es un método para proporcionar incentivos adicionales que animen a los agricultores a conservar algunos aspectos del medio ambiente. Las medidas podrían incluir el pago por la reforestación aguas arriba de una ciudad, para mejorar el suministro de agua dulce. ^{[ 168 ]}

Existen diferentes definiciones de automatización agrícola y de la variedad de herramientas y tecnologías que se utilizan para automatizar la producción. Una perspectiva es que la automatización agrícola se refiere a la navegación autónoma de robots sin intervención humana. ^{[ 169 ]} Alternativamente, se define como la realización de tareas de producción a través de dispositivos mecatrónicos móviles, autónomos y con capacidad de toma de decisiones. ^{[ 170 ]} Sin embargo, la FAO considera que estas definiciones no abarcan todos los aspectos y formas de automatización, como las máquinas de ordeño robóticas estáticas, la mayoría de la maquinaria motorizada que automatiza la realización de operaciones agrícolas y las herramientas digitales (por ejemplo, sensores) que automatizan únicamente el diagnóstico. ^{[ 164 ]} La FAO define la automatización agrícola como el uso de maquinaria y equipos en las operaciones agrícolas para mejorar su diagnóstico, toma de decisiones o ejecución, reduciendo la monotonía del trabajo agrícola o mejorando la puntualidad y, potencialmente, la precisión de las operaciones agrícolas. ^{[ 171 ]}

La evolución tecnológica en la agricultura ha implicado un movimiento progresivo desde herramientas manuales a tracción animal, a mecanización motorizada, a equipos digitales y, finalmente, a robótica con inteligencia artificial (IA). ^{[ 171 ]} La mecanización motorizada que utiliza la potencia del motor automatiza la realización de operaciones agrícolas como arar y ordeñar. ^{[ 172 ]} Con las tecnologías de automatización digital, también es posible automatizar el diagnóstico y la toma de decisiones en las operaciones agrícolas. ^{[ 171 ]} Por ejemplo, los robots agrícolas autónomos pueden cosechar y sembrar cultivos, mientras que los drones pueden recopilar información para ayudar a automatizar la aplicación de insumos. ^{[ 164 ]} La agricultura de precisión a menudo emplea dichas tecnologías de automatización. ^{[ 164 ]} Las máquinas motorizadas se complementan cada vez más, o incluso se reemplazan, por nuevos equipos digitales que automatizan el diagnóstico y la toma de decisiones. ^{[ 172 ]} Un tractor convencional, por ejemplo, puede convertirse en un vehículo automatizado que le permite sembrar un campo de forma autónoma. ^{[ 172 ]}

La mecanización motorizada ha aumentado significativamente en todo el mundo en los últimos años, aunque existen datos globales fiables con amplia cobertura nacional solo para tractores y solo hasta 2009. ^{[ 173 ]} África subsahariana es la única región donde la adopción de la mecanización motorizada se ha estancado en las últimas décadas. ^{[ 164 ] [ 174 ]}

Las tecnologías de automatización se utilizan cada vez más para la gestión del ganado, aunque faltan datos sobre su adopción. Las ventas mundiales de sistemas de ordeño automático han aumentado en los últimos años, pero su adopción probablemente se concentra principalmente en el norte de Europa ^{[ 175 ]} y es casi inexistente en los países de ingresos bajos y medios. También existen máquinas de alimentación automatizadas para vacas y aves de corral, pero los datos y la evidencia sobre las tendencias y los factores que impulsan su adopción son igualmente escasos ^{[ 176 ] [ 164 ] .}

Medir el impacto general de la automatización agrícola en el empleo es difícil porque requiere grandes cantidades de datos que registren todas las transformaciones y la reasignación asociada de trabajadores tanto en la fase inicial como en la final. ^{[ 171 ]} Si bien las tecnologías de automatización reducen las necesidades de mano de obra para las tareas recién automatizadas, también generan una nueva demanda de mano de obra para otras tareas, como el mantenimiento y la operación de equipos. ^{[ 164 ]} La automatización agrícola también puede estimular el empleo al permitir a los productores expandir la producción y al crear otros puestos de trabajo en los sistemas agroalimentarios. ^{[ 177 ]} Esto es especialmente cierto cuando ocurre en un contexto de creciente escasez de mano de obra rural, como sucede en los países de altos ingresos y en muchos países de ingresos medios. ^{[ 177 ]} Por otro lado, si se promueve de forma forzosa, por ejemplo, mediante subsidios gubernamentales en contextos de abundante mano de obra rural, puede conducir al desplazamiento laboral y a la caída o el estancamiento de los salarios, afectando particularmente a los trabajadores pobres y poco cualificados. ^{[ 177 ]}

El cambio climático y la agricultura están interrelacionados a escala global. El cambio climático afecta a la agricultura mediante cambios en las temperaturas medias , las precipitaciones y los fenómenos meteorológicos extremos (como tormentas y olas de calor); cambios en las plagas y enfermedades; cambios en las concentraciones de dióxido de carbono atmosférico y ozono a nivel del suelo ; cambios en la calidad nutricional de algunos alimentos; ^{[ 178 ]} y cambios en el nivel del mar . ^{[ 179 ]} El calentamiento global ya está afectando a la agricultura, con efectos distribuidos de manera desigual en todo el mundo. ^{[ 180 ]}

En un informe de 2022, el Panel Intergubernamental sobre el Cambio Climático describe cómo el calentamiento provocado por el ser humano ha ralentizado el crecimiento de la productividad agrícola en los últimos 50 años en latitudes medias y bajas. ^{[ 181 ]} Las emisiones de metano han impactado negativamente los rendimientos de los cultivos al aumentar las temperaturas y las concentraciones de ozono superficial. ^{[ 181 ]} El calentamiento también está afectando negativamente la calidad de los cultivos y los pastizales y la estabilidad de las cosechas. ^{[ 181 ]} El calentamiento de los océanos ha disminuido los rendimientos sostenibles de algunas poblaciones de peces silvestres, mientras que la acidificación y el calentamiento de los océanos ya han afectado a las especies acuáticas de cultivo. ^{[ 181 ]} El cambio climático probablemente aumentará el riesgo de inseguridad alimentaria para algunos grupos vulnerables, como los pobres . ^{[ 182 ]}

Para satisfacer las demandas de una población mundial en crecimiento, la agricultura necesita producir aproximadamente un 50 % más de alimentos, piensos y fibras para 2050 en comparación con los volúmenes generados en 2012, según estimaciones de la Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO). Lograr estos objetivos ejercerá una presión adicional sobre los recursos hídricos, terrestres y de suelo del mundo, que ya se encuentran sobreexplotados. En un número creciente de regiones, la seguridad alimentaria y los sistemas agroalimentarios están en riesgo debido a prácticas insostenibles de gestión de los recursos naturales, la expansión urbana, la mayor demanda de alimentos, agua, energía y biomateriales, y las persistentes desigualdades sociales y de género en el acceso y la gobernanza de los recursos. ^{[ 106 ]}

La modificación de cultivos ha sido practicada por la humanidad durante miles de años, desde los inicios de la civilización. Alterar los cultivos mediante prácticas de mejoramiento genético cambia la composición genética de una planta para desarrollar cultivos con características más beneficiosas para los humanos, por ejemplo, frutos o semillas más grandes, tolerancia a la sequía o resistencia a las plagas. Se produjeron avances significativos en el mejoramiento genético de plantas tras el trabajo del genetista Gregor Mendel . Su trabajo sobre alelos dominantes y recesivos , aunque inicialmente fue ignorado en gran medida durante casi 50 años, proporcionó a los mejoradores de plantas una mejor comprensión de la genética y las técnicas de mejoramiento. El mejoramiento genético de cultivos incluye técnicas como la selección de plantas con rasgos deseables, la autopolinización y la polinización cruzada , y técnicas moleculares que modifican genéticamente el organismo. ^{[ 183 ]}

La domesticación de las plantas ha aumentado, a lo largo de los siglos, el rendimiento, mejorado la resistencia a las enfermedades y la tolerancia a la sequía , facilitado la cosecha y mejorado el sabor y el valor nutricional de los cultivos. La cuidadosa selección y el mejoramiento genético han tenido efectos enormes en las características de las plantas cultivadas. La selección y el mejoramiento genético de plantas en las décadas de 1920 y 1930 mejoraron los pastos (gramíneas y trébol) en Nueva Zelanda. Los extensos esfuerzos de mutagénesis inducida por rayos X y ultravioleta (es decir, ingeniería genética primitiva) durante la década de 1950 produjeron las variedades comerciales modernas de granos como el trigo, el maíz y la cebada. ^{[ 184 ] [ 185 ]}

La Revolución Verde popularizó el uso de la hibridación convencional para aumentar drásticamente el rendimiento mediante la creación de "variedades de alto rendimiento". Por ejemplo, el rendimiento promedio del maíz en los EE. UU. aumentó de alrededor de 2,5 toneladas por hectárea (t/ha) (40 bushels por acre) en 1900 a aproximadamente 9,4 t/ha (150 bushels por acre) en 2001. De manera similar, el rendimiento promedio mundial del trigo aumentó de menos de 1 t/ha en 1900 a más de 2,5 t/ha en 1990. El rendimiento promedio del trigo en Sudamérica ronda las 2 t/ha, en África es inferior a 1 t/ha, y en Egipto y Arabia alcanza entre 3,5 y 4 t/ha con riego. En contraste, el rendimiento promedio del trigo en países como Francia supera las 8 t/ha. Las variaciones en los rendimientos se deben principalmente a la variación del clima, la genética y el nivel de técnicas de cultivo intensivo (uso de fertilizantes, control químico de plagas y control del crecimiento para evitar el acame). ^{[ 186 ] [ 187 ] [ 188 ]}

Las inversiones en innovación para la agricultura son a largo plazo. Esto se debe a que se requiere tiempo para que la investigación se comercialice y la tecnología se adapte a las necesidades de diversas regiones, así como para que cumpla con las directrices nacionales antes de su adopción e implementación en los campos de los agricultores. Por ejemplo, transcurrieron al menos 60 años desde la introducción de la tecnología del maíz híbrido hasta su adopción generalizada. ^{[ 189 ] [ 190 ]}

Las innovaciones agrícolas desarrolladas para las condiciones agroecológicas específicas de una región no se transfieren ni se utilizan fácilmente en otra región con condiciones agroecológicas diferentes. En cambio, la innovación debe adaptarse a las condiciones específicas de esa otra región y respetar su biodiversidad , sus requisitos y sus directrices ambientales. Algunas de estas adaptaciones se pueden observar en el número cada vez mayor de variedades vegetales protegidas por el instrumento de protección de variedades vegetales administrado por la Unión Internacional para la Protección de Obtenciones Vegetales (UPOV). ^{[ 189 ]}

Los organismos genéticamente modificados (OGM) son organismos cuyo material genético ha sido alterado mediante técnicas de ingeniería genética, generalmente conocidas como tecnología de ADN recombinante . La ingeniería genética ha ampliado los genes disponibles para que los mejoradores los utilicen en la creación de líneas germinales deseadas para nuevos cultivos. Mayor durabilidad, contenido nutricional, resistencia a insectos y virus, y tolerancia a herbicidas son algunos de los atributos incorporados a los cultivos mediante ingeniería genética. ^{[ 191 ]} Para algunos, los cultivos OGM generan preocupación en cuanto a la seguridad alimentaria y el etiquetado de alimentos . Numerosos países han impuesto restricciones a la producción, importación o uso de alimentos y cultivos OGM. ^{[ 192 ]} El Protocolo de Bioseguridad , un tratado internacional, regula el comercio de OGM. Existe un debate continuo sobre el etiquetado de alimentos elaborados con OGM, y la UE ha tenido requisitos de etiquetado de alimentos OGM desde 1997. ^{[ 193 ] [ 194 ]} A partir de 2022, Estados Unidos también exige que los alimentos que contienen ingredientes OGM estén etiquetados. ^{[ 195 ] [ 196 ]}

Las semillas resistentes a herbicidas tienen un gen implantado en su genoma que permite a las plantas tolerar la exposición a herbicidas, incluido el glifosato . Estas semillas permiten al agricultor cultivar un cultivo que puede rociarse con herbicidas para controlar las malas hierbas sin dañar el cultivo resistente. Los cultivos tolerantes a herbicidas son utilizados por agricultores de todo el mundo. ^{[ 197 ]} Con el creciente uso de cultivos tolerantes a herbicidas, aumenta el uso de herbicidas a base de glifosato. En algunas zonas se han desarrollado malas hierbas resistentes al glifosato, lo que obliga a los agricultores a cambiar a otros herbicidas. ^{[ 198 ] [ 199 ]} Algunos estudios también vinculan el uso generalizado de glifosato con deficiencias de hierro en algunos cultivos, lo que supone una preocupación tanto para la producción agrícola como para la calidad nutricional, con posibles implicaciones económicas y para la salud. ^{[ 200 ]}

Otros cultivos transgénicos utilizados por los agricultores incluyen cultivos resistentes a insectos, que poseen un gen de la bacteria del suelo Bacillus thuringiensis (Bt), la cual produce una toxina específica para insectos. Estos cultivos resisten los daños causados ​​por insectos. ^{[ 201 ]} Algunos creen que se pueden adquirir rasgos de resistencia a plagas similares o mejores mediante prácticas de mejoramiento tradicionales, y que la resistencia a diversas plagas se puede obtener mediante hibridación o polinización cruzada con especies silvestres. En algunos casos, las especies silvestres son la principal fuente de rasgos de resistencia; algunos cultivares de tomate que han adquirido resistencia a al menos 19 enfermedades lo hicieron mediante cruces con poblaciones silvestres de tomate. ^{[ 202 ]}

La agricultura es tanto una causa de degradación ambiental como sensible a ella, como la pérdida de biodiversidad , la desertificación , la degradación del suelo y el cambio climático , que provocan disminuciones en el rendimiento de los cultivos. ^{[ 203 ]} La agricultura es uno de los impulsores más importantes de las presiones ambientales, en particular el cambio de hábitat, el cambio climático, el uso del agua y las emisiones tóxicas. La agricultura es la principal fuente de toxinas liberadas al medio ambiente, incluidos los insecticidas , especialmente los utilizados en el algodón. ^{[ 204 ] [ 205 ]} El informe de 2011 del PNUMA sobre la Economía Verde afirmó que las operaciones agrícolas produjeron alrededor del 13 por ciento de las emisiones globales antropogénicas de gases de efecto invernadero. Esto incluye gases provenientes del uso de fertilizantes inorgánicos, plaguicidas agroquímicos y herbicidas, así como insumos de energía de combustibles fósiles. ^{[ 206 ]}

La agricultura impone múltiples costos externos a la sociedad a través de efectos como el daño causado por los plaguicidas (especialmente herbicidas e insecticidas), la escorrentía de nutrientes, el uso excesivo de agua y la pérdida del medio ambiente natural. Una evaluación de la agricultura en el Reino Unido realizada en el año 2000 determinó que los costos externos totales para 1996 fueron de 2343  millones de libras esterlinas, o 208 libras esterlinas por hectárea. ^{[ 207 ]} Un análisis de estos costos realizado en Estados Unidos en 2005 concluyó que las tierras de cultivo imponen aproximadamente entre 5 y 16 mil millones de dólares  (entre 30 y 96 dólares por hectárea), mientras que la producción ganadera impone 714  millones de dólares. ^{[ 208 ]} Ambos estudios, que se centraron exclusivamente en los impactos fiscales, concluyeron que se debería hacer más para internalizar los costos externos. Ninguno incluyó los subsidios en su análisis, pero señalaron que estos también influyen en el costo de la agricultura para la sociedad. ^{[ 207 ] [ 208 ]}

La agricultura busca aumentar el rendimiento y reducir los costos, empleando a menudo medidas que reducen la biodiversidad a niveles muy bajos. El rendimiento aumenta con insumos como fertilizantes y la eliminación de patógenos, depredadores y competidores (como las malas hierbas). Los costos disminuyen al aumentar la escala de las unidades agrícolas, como al ampliar los campos; esto implica eliminar setos , zanjas y otras áreas de hábitat. Los pesticidas matan insectos, plantas y hongos. Los rendimientos efectivos disminuyen con las pérdidas en la explotación, que pueden ser causadas por malas prácticas de producción durante la cosecha, la manipulación y el almacenamiento. ^{[ 209 ]}

Los efectos ambientales del cambio climático demuestran que la investigación sobre plagas y enfermedades que generalmente no afectan a ciertas zonas es fundamental. En 2021, los agricultores descubrieron roya del tallo en el trigo de la región de Champaña , en Francia, una enfermedad que anteriormente solo se había presentado en Marruecos durante 20 a 30 años. Debido al cambio climático, los insectos que antes morían durante el invierno ahora están vivos y se multiplican. ^{[ 210 ] [ 211 ]}

Un alto funcionario de la ONU, Henning Steinfeld, dijo que "la ganadería es uno de los contribuyentes más significativos a los problemas ambientales más graves de la actualidad". ^{[ 212 ]} La producción ganadera ocupa el 70% de toda la tierra utilizada para la agricultura, o el 30% de la superficie terrestre del planeta. Es una de las mayores fuentes de gases de efecto invernadero , responsable del 18% de las emisiones mundiales de gases de efecto invernadero medidas en equivalentes de CO _2. En comparación, todo el transporte emite el 13,5% del CO ₂ . (Esta comparación resultó ser más tarde una analogía de peras con manzanas. ^{[ 213 ]} ) Produce el 65% del óxido nitroso relacionado con el ser humano (que tiene 296 veces el potencial de calentamiento global del CO _{2 ) y el 37% de todo} el metano inducido por el ser humano (que es 23 veces más cálido que el CO ₂ ). También genera el 64% de la emisión de amoníaco . La expansión ganadera se cita como un factor clave que impulsa la deforestación ; En la cuenca del Amazonas, el 70% de la superficie previamente boscosa ahora está ocupada por pastizales y el resto se utiliza para cultivos forrajeros. ^{[ 214 ]} Mediante la deforestación y la degradación de la tierra , la ganadería también está provocando reducciones en la biodiversidad. Un fenómeno bien documentado es la invasión de plantas leñosas , causada por el sobrepastoreo en los pastizales. ^{[ 215 ]} Además, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) afirma que " se proyecta que las emisiones de metano de la ganadería mundial aumentarán un 60% para 2030 bajo las prácticas y patrones de consumo actuales". ^{[ 206 ]}

La transformación de la tierra, el uso de la tierra para producir bienes y servicios, es la forma más sustancial en que los humanos alteran los ecosistemas de la Tierra y es la fuerza impulsora que causa la pérdida de biodiversidad . Las estimaciones de la cantidad de tierra transformada por los humanos varían del 39 al 50%. ^{[ 216 ]} Se estima que el 24% de la tierra global experimenta degradación de la tierra, una disminución a largo plazo en la función y productividad del ecosistema, con tierras de cultivo afectadas de manera desproporcionada. ^{[ 217 ]} La gestión de la tierra es el factor impulsor detrás de la degradación; 1.5  mil millones de personas dependen de la tierra degradada. La degradación puede ser a través de la deforestación, desertificación , erosión del suelo , agotamiento de minerales, acidificación o salinización . ^{[ 148 ]} En 2021, la superficie agrícola mundial era de 4.790 millones de hectáreas (ha), un 2% menos, o 0.090 millones de ha menos que en 2000. Entre 2000 y 2021, aproximadamente dos tercios de la superficie agrícola se utilizaron para prados y pastos permanentes (3.210 millones de ha en 2021), lo que disminuyó un 5% (0.170 millones de ha). Un tercio de la superficie agrícola total era tierra de cultivo (1.580 millones de ha en 2021), lo que aumentó un 6% (0.090 millones de ha). ^{[ 110 ]} En Estados Unidos, se estima que el uso total de la superficie agrícola es del 56%, ^{[ 218 ]} y, incluyendo el pastoreo, la ganadería constituye alrededor del 80% de la superficie agrícola. ^{[ 219 ]}

La eutrofización , un enriquecimiento excesivo de nutrientes en los ecosistemas acuáticos que produce floraciones de algas y anoxia , provoca la muerte de peces , la pérdida de biodiversidad y hace que el agua no sea apta para el consumo ni para otros usos industriales. La fertilización excesiva y la aplicación de estiércol en las tierras de cultivo, así como las altas densidades de ganado, causan la escorrentía y lixiviación de nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo ) de las tierras agrícolas. Estos nutrientes son importantes contaminantes difusos que contribuyen a la eutrofización de los ecosistemas acuáticos y a la contaminación de las aguas subterráneas, con efectos nocivos para las poblaciones humanas. ^{[ 220 ]} Los fertilizantes también reducen la biodiversidad terrestre al aumentar la competencia por la luz, favoreciendo a las especies que pueden beneficiarse de los nutrientes añadidos. ^{[ 221 ]}

La agricultura enfrenta simultáneamente una creciente demanda de agua dulce y anomalías en las precipitaciones (sequías, inundaciones y lluvias y eventos climáticos extremos) en campos y pastizales de secano. ^{[ 166 ]} La agricultura representa el 70 por ciento de las extracciones de recursos de agua dulce, ^{[ 222 ] [ 223 ]} y se estima que el 41 por ciento del uso actual de agua de riego a nivel mundial se produce a expensas de los requisitos de caudal ambiental. ^{[ 166 ]} Dentro de los EE. UU., la agricultura representa alrededor del 80% del consumo total de agua, y la ganadería constituye la mitad del consumo agrícola (alrededor del 40%). ^{[ 224 ]} Se sabe desde hace tiempo que los acuíferos en áreas tan diversas como el norte de China, el Alto Ganges y el oeste de los EE. UU. se están agotando, y nuevas investigaciones extienden estos problemas a los acuíferos en Irán, México y Arabia Saudita. ^{[ 225 ]} La industria y las zonas urbanas ejercen una presión cada vez mayor sobre los recursos hídricos, lo que significa que la escasez de agua está aumentando y la agricultura se enfrenta al reto de producir más alimentos para la creciente población mundial con recursos hídricos reducidos. ^{[ 226 ]} Si bien las extracciones industriales han disminuido en las últimas décadas y las extracciones municipales solo han aumentado marginalmente desde 2010, las extracciones agrícolas han seguido creciendo a un ritmo cada vez más rápido. ^{[ 166 ]} El uso del agua en la agricultura también puede causar graves problemas ambientales, como la destrucción de humedales naturales, la propagación de enfermedades transmitidas por el agua y la degradación del suelo por salinización y encharcamiento, cuando el riego se realiza incorrectamente. ^{[ 227 ]}

El uso de plaguicidas ha aumentado desde 1950 hasta alcanzar los 2,5  millones de toneladas cortas anuales en todo el mundo, pero las pérdidas de cosechas por plagas se han mantenido relativamente constantes. ^{[ 228 ]} La Organización Mundial de la Salud estimó en 1992 que se producen tres millones de intoxicaciones por plaguicidas al año, causando 220 000 muertes. ^{[ 229 ]} Los plaguicidas seleccionan la resistencia a los mismos en la población de plagas, lo que da lugar a una situación denominada «la cinta de correr de los plaguicidas», en la que la resistencia de las plagas justifica el desarrollo de un nuevo plaguicida. ^{[ 230 ]}

Un argumento alternativo es que la forma de "salvar el medio ambiente" y prevenir la hambruna es mediante el uso de pesticidas y agricultura intensiva de alto rendimiento, una visión ejemplificada por una cita que encabeza el sitio web del Centro para Asuntos Alimentarios Globales: "Cultivar más por acre deja más tierra para la naturaleza". ^{[ 231 ] [ 232 ]} Sin embargo, los críticos argumentan que una compensación entre el medio ambiente y la necesidad de alimentos no es inevitable, ^{[ 233 ]} y que los pesticidas pueden reemplazar buenas prácticas agronómicas como la rotación de cultivos. ^{[ 230 ]} La técnica de manejo de plagas agrícolas de empuje-atracción implica el cultivo intercalado, utilizando aromas de plantas para repeler las plagas de los cultivos (empuje) y para atraerlas a un lugar desde donde luego se pueden eliminar (atracción). ^{[ 234 ]}

La agricultura contribuye al cambio climático a través de las emisiones de gases de efecto invernadero y mediante la conversión de tierras no agrícolas, como los bosques, en tierras agrícolas. ^{[ 235 ]} El sector de la agricultura, la silvicultura y el uso de la tierra contribuye entre el 13 % y el 21 % de las emisiones globales de gases de efecto invernadero. ^{[ 236 ]} Las emisiones de óxido nitroso y metano constituyen más de la mitad del total de las emisiones de gases de efecto invernadero procedentes de la agricultura. ^{[ 237 ]} La ganadería es una fuente importante de emisiones de gases de efecto invernadero. ^{[ 238 ]}

Aproximadamente el 57% de las emisiones globales de GEI provenientes de la producción de alimentos provienen de la producción de alimentos de origen animal, mientras que los alimentos de origen vegetal contribuyen con el 29% y el 14% restante se destina a otros usos. ^{[ 239 ]} La gestión de tierras agrícolas y el cambio de uso de la tierra representaron las principales proporciones de las emisiones totales (38% y 29%, respectivamente), mientras que el arroz y la carne de res fueron los productos de origen vegetal y animal que más contribuyeron (12% y 25%, respectivamente). ^{[ 239 ]} El sur y sureste de Asia y América del Sur fueron los mayores emisores de GEI derivados de la producción. ^{[ 239 ]}

El cambio climático ya pone en peligro una parte significativa de los cultivos con un calentamiento de 1,5 grados. Si bien en América del Norte, Europa y Asia Central la proporción de cultivos en peligro es relativamente pequeña a este nivel de calentamiento, en la región de Oriente Medio y África del Norte, por ejemplo, cerca del 50 % de las tierras de cultivo están en peligro. Con un mayor aumento de la temperatura, el riesgo se incrementa en todas las regiones, en algunas más, en otras menos. A nivel mundial, la superficie de tierras de cultivo en zonas climáticas seguras disminuye para todos los principales grupos de cultivos a medida que el calentamiento supera los 1,5 grados. ^{[ 240 ] [ 241 ]}

Los métodos agrícolas actuales han provocado una sobreexplotación de los recursos hídricos, altos niveles de erosión y una reducción de la fertilidad del suelo. No hay suficiente agua para continuar la agricultura con las prácticas actuales; por lo tanto, es necesario reconsiderar cómo se utilizan el agua, la tierra y los recursos ecosistémicos para aumentar el rendimiento de los cultivos. Una solución sería valorar los ecosistemas, reconociendo las compensaciones entre el medio ambiente y los medios de subsistencia, y equilibrando los derechos de diversos usuarios e intereses. ^{[ 242 ]} Sería necesario abordar las desigualdades que resultan de la adopción de tales medidas, como la reasignación de agua de los pobres a los ricos, la deforestación para crear tierras agrícolas más productivas o la preservación de un sistema de humedales que limita los derechos de pesca. ^{[ 243 ]}

Los avances tecnológicos ayudan a proporcionar a los agricultores herramientas y recursos para hacer que la agricultura sea más sostenible. ^{[ 244 ]} La tecnología permite innovaciones como la labranza de conservación , un proceso agrícola que ayuda a prevenir la pérdida de tierras por erosión, reduce la contaminación del agua y mejora el secuestro de carbono . ^{[ 245 ]}

La automatización agrícola puede ayudar a abordar algunos de los desafíos asociados con el cambio climático y, por lo tanto, facilitar los esfuerzos de adaptación. ^{[ 164 ]} Por ejemplo, la aplicación de tecnologías de automatización digital (p. ej., en la agricultura de precisión) puede mejorar la eficiencia en el uso de recursos en condiciones cada vez más restrictivas para los productores agrícolas. ^{[ 164 ]} Además, cuando se aplican a la detección y la alerta temprana, pueden ayudar a abordar la incertidumbre y la imprevisibilidad de las condiciones meteorológicas asociadas con la aceleración del cambio climático. ^{[ 164 ]}

Otras prácticas sostenibles potenciales incluyen la agricultura de conservación , la agroforestería , el pastoreo mejorado , la evitación de la conversión de pastizales y el biocarbón . ^{[ 246 ] [ 247 ]} Las prácticas agrícolas actuales de monocultivo en los Estados Unidos impiden la adopción generalizada de prácticas sostenibles, como rotaciones de 2 a 3 cultivos que incorporen pasto o heno con cultivos anuales, a menos que los objetivos de emisiones negativas, como el secuestro de carbono en el suelo, se conviertan en política. ^{[ 248 ]}

La demanda de alimentos de la población proyectada de la Tierra, con las predicciones actuales sobre el cambio climático, podría satisfacerse mediante la mejora de los métodos agrícolas, la expansión de las áreas agrícolas y una mentalidad de consumo orientada a la sostenibilidad. ^{[ 249 ]}

Desde la década de 1940, la productividad agrícola ha aumentado drásticamente, debido en gran parte al mayor uso de mecanización intensiva en energía, fertilizantes y pesticidas. La gran mayoría de este aporte energético proviene de fuentes de combustibles fósiles . ^{[ 250 ]} Entre las décadas de 1960 y 1980, la Revolución Verde transformó la agricultura en todo el mundo, con un aumento significativo en la producción mundial de cereales (entre un 70 % y un 390 % para el trigo y entre un 60 % y un 150 % para el arroz, según la zona geográfica) ^{[ 251 ]} a medida que la población mundial se duplicaba. La fuerte dependencia de los productos petroquímicos ha generado preocupación de que la escasez de petróleo pueda aumentar los costos y reducir la producción agrícola. ^{[ 252 ]}

La agricultura industrializada depende de los combustibles fósiles de dos maneras fundamentales: el consumo directo en la explotación agrícola y la fabricación de insumos utilizados en ella. El consumo directo incluye el uso de lubricantes y combustibles para el funcionamiento de vehículos y maquinaria agrícola. ^{[ 252 ]}

El consumo indirecto incluye la fabricación de fertilizantes, pesticidas y maquinaria agrícola. ^{[ 252 ]} En particular, la producción de fertilizantes nitrogenados puede representar más de la mitad del consumo de energía agrícola. ^{[ 253 ]} En conjunto, el consumo directo e indirecto de las explotaciones agrícolas estadounidenses representa aproximadamente el 2 % del consumo energético del país. El consumo de energía directo e indirecto de las explotaciones agrícolas estadounidenses alcanzó su punto máximo en 1979 y desde entonces ha disminuido gradualmente. ^{[ 252 ]} Los sistemas alimentarios abarcan no solo la agricultura, sino también el procesamiento, envasado, transporte, comercialización, consumo y eliminación de alimentos y productos relacionados con los alimentos fuera de la explotación. La agricultura representa menos de una quinta parte del consumo energético del sistema alimentario en Estados Unidos. ^{[ 254 ] [ 255 ]}

Los productos plásticos se utilizan ampliamente en la agricultura, incluso para aumentar el rendimiento de los cultivos y mejorar la eficiencia del uso del agua y los agroquímicos. Los productos "agroplásticos" incluyen películas para cubrir invernaderos y túneles, mantillo para cubrir el suelo (por ejemplo, para suprimir las malas hierbas, conservar el agua , aumentar la temperatura del suelo y facilitar la aplicación de fertilizantes), tela de sombreo, contenedores de pesticidas, bandejas para plántulas, malla protectora y tuberías de riego. Los polímeros más comúnmente utilizados en estos productos son el polietileno de baja densidad (LPDE), el polietileno lineal de baja densidad (LLDPE), el polipropileno (PP) y el cloruro de polivinilo (PVC). ^{[ 256 ]}

La cantidad total de plásticos utilizados en la agricultura es difícil de cuantificar. Un estudio de 2012 informó que  se consumieron casi 6,5 millones de toneladas anuales a nivel mundial, mientras que un estudio posterior estimó que la demanda mundial en 2015 se situó entre 7,3  y 9 millones de toneladas. El uso generalizado de acolchado plástico y la falta de recolección y gestión sistemáticas han generado grandes cantidades de residuos de acolchado. La intemperie y la degradación acaban provocando la fragmentación del acolchado. Estos fragmentos y trozos más grandes de plástico se acumulan en el suelo. Se han medido residuos de acolchado en niveles de 50 a 260 kg por hectárea en la capa superficial del suelo en áreas donde el uso de acolchado se remonta a más de 10 años, lo que confirma que el acolchado es una fuente importante de contaminación del suelo  tanto por microplásticos como por macroplásticos . ^{[ 256 ]}

Los plásticos agrícolas, especialmente las películas plásticas, no son fáciles de reciclar debido a sus altos niveles de contaminación (hasta un 40-50% en peso por pesticidas, fertilizantes, tierra y residuos, vegetación húmeda, agua de ensilaje y estabilizadores UV) y a las dificultades de recolección. Por lo tanto, a menudo se entierran o abandonan en campos y cursos de agua, o se queman. Estas prácticas de eliminación provocan la degradación del suelo y pueden resultar en su contaminación y la liberación de microplásticos al medio marino como consecuencia de la escorrentía de las precipitaciones y el lavado de las mareas. Además, los aditivos en las películas plásticas residuales (como los estabilizadores UV y térmicos) pueden tener efectos nocivos sobre el crecimiento de los cultivos, la estructura del suelo, el transporte de nutrientes y los niveles de salinidad. Existe el riesgo de que el acolchado plástico deteriore la calidad del suelo , agote las reservas de materia orgánica, aumente la repelencia al agua del suelo y emita gases de efecto invernadero. Los microplásticos liberados por la fragmentación de los plásticos agrícolas pueden absorber y concentrar contaminantes que pueden ascender en la cadena trófica. ^{[ 256 ]}

La economía agrícola es la economía en lo que respecta a la "producción, distribución y consumo de bienes y servicios [agrícolas]". ^{[ 258 ]} La combinación de la producción agrícola con las teorías generales de marketing y negocios como disciplina de estudio comenzó a finales del siglo XIX y creció significativamente a lo largo del siglo XX. ^{[ 259 ]} Aunque el estudio de la economía agrícola es relativamente reciente, las principales tendencias en la agricultura han afectado significativamente a las economías nacionales e internacionales a lo largo de la historia, desde los arrendatarios y el sistema de aparcería en el sur de los Estados Unidos después de la Guerra Civil estadounidense ^{[ 260 ]} hasta el sistema feudal europeo del señorío . ^{[ 261 ]} En los Estados Unidos y en otros lugares, los costos de los alimentos atribuidos al procesamiento , la distribución y la comercialización agrícola , a veces denominados cadena de valor , han aumentado mientras que los costos atribuidos a la agricultura han disminuido. Esto se relaciona con la mayor eficiencia de la agricultura, combinada con el mayor nivel de valor agregado (por ejemplo, productos más procesados) proporcionado por la cadena de suministro. La concentración del mercado también ha aumentado en el sector, y aunque el efecto total de esta mayor concentración probablemente sea una mayor eficiencia, los cambios redistribuyen el excedente económico de los productores (agricultores) y los consumidores, y pueden tener implicaciones negativas para las comunidades rurales. ^{[ 262 ]}

Las políticas gubernamentales nacionales, como los impuestos, los subsidios , los aranceles y otras, pueden modificar significativamente el mercado económico de los productos agrícolas. ^{[ 263 ]} Desde al menos la década de 1960, una combinación de restricciones comerciales, políticas cambiarias y subsidios ha afectado a los agricultores tanto en el mundo en desarrollo como en el desarrollado. En la década de 1980, los agricultores no subsidiados de los países en desarrollo sufrieron efectos adversos derivados de políticas nacionales que crearon precios globales artificialmente bajos para los productos agrícolas. Entre mediados de la década de 1980 y principios de la década de 2000, varios acuerdos internacionales limitaron los aranceles agrícolas, los subsidios y otras restricciones comerciales. ^{[ 264 ]}

Sin embargo, a partir de 2009, aún existía una cantidad significativa de distorsión impulsada por políticas en los precios mundiales de los productos agrícolas. Los tres productos agrícolas con mayor distorsión comercial fueron el azúcar, la leche y el arroz, principalmente debido a los impuestos. Entre las semillas oleaginosas , el sésamo tenía la mayor tributación, pero en general, los granos forrajeros y las semillas oleaginosas tenían niveles de impuestos mucho más bajos que los productos ganaderos. Desde la década de 1980, las distorsiones impulsadas por políticas han disminuido más entre los productos ganaderos que entre los cultivos durante las reformas mundiales en la política agrícola. ^{[ 263 ]} A pesar de este progreso, ciertos cultivos, como el algodón, todavía reciben subsidios en los países desarrollados, lo que desinfla artificialmente los precios mundiales y causa dificultades en los países en desarrollo con agricultores no subsidiados. ^{[ 265 ]} Los productos básicos sin procesar, como el maíz, la soja y el ganado, generalmente se clasifican para indicar la calidad, lo que afecta el precio que recibe el productor. Los productos básicos generalmente se informan por cantidades de producción, como volumen, número o peso. ^{[ 266 ]}

La ciencia agrícola es un campo amplio y multidisciplinario de la biología que abarca las partes de las ciencias exactas, naturales, económicas y sociales utilizadas en la práctica y la comprensión de la agricultura. Cubre temas como agronomía, fitomejoramiento y genética, fitopatología , modelización de cultivos, ciencia del suelo, entomología , técnicas de producción y mejora, estudio de plagas y su manejo, y estudio de efectos ambientales adversos como la degradación del suelo, la gestión de residuos y la biorremediación . ^{[ 267 ] [ 268 ]}

El estudio científico de la agricultura comenzó en el siglo XVIII, cuando Johann Friedrich Mayer realizó experimentos sobre el uso del yeso ( sulfato de calcio hidratado ) como fertilizante. ^{[ 269 ]} La investigación se volvió más sistemática cuando en 1843, John Lawes y Henry Gilbert comenzaron una serie de experimentos de campo agronómicos a largo plazo en la Estación de Investigación de Rothamsted en Inglaterra; algunos de ellos, como el Experimento de Pasto de Parque , todavía están en marcha. ^{[ 270 ] [ 271 ]} En Estados Unidos, la Ley Hatch de 1887 proporcionó financiación para lo que fue la primera en llamar "ciencia agrícola", impulsada por el interés de los agricultores en los fertilizantes. ^{[ 272 ]} En entomología agrícola, el USDA comenzó a investigar el control biológico en 1881; En 1905, instituyó su primer programa a gran escala, buscando en Europa y Japón enemigos naturales de la polilla esponjosa y la polilla de cola marrón , y estableciendo parasitoides (como avispas solitarias) y depredadores de ambas plagas en los EE. UU. ^{[ 273 ] [ 274 ] [ 275 ]}