ระบบการเกษตรในปัจจุบันของเรามีข้อบกพร่องอย่างมากเนื่องจากขาดประสิทธิภาพและการปฏิบัติที่ไม่ยั่งยืน เกษตรกรรมยั่งยืนเป็นการเดินทางมากกว่าจุดหมายปลายทาง มีจุดมุ่งหมายเพื่อรักษาระบบนิเวศ สนับสนุนความหลากหลายทางชีวภาพ และอดทนต่อความท้าทายของโลกที่บอบบางของเรา เรียงความนี้นำเสนอประเด็นเลวร้าย 3 ประการ ได้แก่ การสูญเสียดิน การขาดแคลนน้ำ และการจัดหาอาหารและตรวจสอบแนวทางแก้ไขที่เป็นไปได้ ณ ตอนนี้ ยังไม่มีระบบการเกษตรแบบยั่งยืนอย่างสมบูรณ์ แต่อนาคตแสดงให้เห็นความเป็นไปได้ของการปรับปรุงอีกมาก
ดินเป็นกุญแจสำคัญในการดำรงชีวิตบนผืนดิน ดินที่เหมาะสมเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการปลูกพืช ดังนั้นการพังทลายของดินจึงเป็นอุปสรรคสำคัญสำหรับเกษตรกรทั่วโลก ดินควรได้รับการปฏิบัติเหมือนเป็นทรัพยากรที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้ ต้องใช้เวลาอย่างน้อย 100 ปีในการสร้างดินขนาด 1 นิ้ว ตามรายงานของ USDA, Natural Resources Conservation Service ปริมาณของดินที่ใช้ไม่ได้ตลอดชั่วอายุของเราจะไม่ได้รับการทดแทนเป็นเวลาหลายชั่วอายุคน การพังทลายจะขจัดดินชั้นบนและผิวดิน ซึ่งมักมีกิจกรรมทางชีวภาพสูงสุดและอินทรียวัตถุในดินในปริมาณมากที่สุด สิ่งนี้ทำให้สูญเสียสารอาหารและมักสร้างสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของพืช พืชต้องการดินนี้เพื่อการเจริญเติบโตของราก เพื่อป้องกันไม่ให้ถูกพัดพาและชะล้างออกไปโดยสภาพอากาศ รวมทั้งรากที่ลึกมากขึ้นสำหรับน้ำ อากาศ และสารอาหาร เมื่อสารอาหารไม่สามารถรองรับการเติบโตของพืชในพื้นที่ได้ ดินสามารถสะสมในน้ำและก่อให้เกิดปัญหาทางนิเวศวิทยามากมาย เช่น สาหร่ายบุปผาและการขาดออกซิเจนในทะเลสาบ
ปัญหานี้ไม่ใช่เรื่องใหม่ และมีแนวทางปฏิบัติมากมายเพื่อป้องกันการกัดเซาะเพิ่มเติม พระราชบัญญัติการพังทลายของดิน พ.ศ. 2478 ซึ่งเป็นโครงการอนุรักษ์ดินแห่งชาติโครงการแรก เป็นการตอบสนองต่อวิกฤตการณ์การพังทลายของดินครั้งใหญ่ที่สุดที่เคยมีมา นั่นคือชามฝุ่น ได้ก่อตั้งบริการอนุรักษ์ดิน ซึ่งปัจจุบันคือ USDA-NRCS หรือบริการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ เพื่อช่วยให้เกษตรกรและผู้เลี้ยงปศุสัตว์ใช้เทคนิคการอนุรักษ์บนที่ดินของตน แนวทางปฏิบัติเหล่านี้รวมถึงการไถปรับรูปร่าง การปลูกพืชแบบแถบ การปลูกพืชแบบขั้นบันได การทำการเกษตรแบบไม่ไถพรวน แถบกำบัง การปลูกพืชหมุนเวียน และการปลูกพืชคลุมดินหรือพืชตระกูลถั่ว
เนื่องจากการชลประทาน การเลี้ยงสัตว์ และการเพาะปลูกที่ไม่ยั่งยืน น้ำผิวดิน/น้ำฝนจึงไม่เพียงพอต่อความต้องการทางการเกษตรของเรา ปัญหาทรัพยากรน้ำที่สำคัญถูกสร้างขึ้นในทศวรรษที่ 1950 ด้วยการนำเครื่องสูบน้ำไฟฟ้ามาใช้ ทำให้สามารถใช้น้ำใต้ดินเพื่อการชลประทานได้ ระบบน้ำใต้ดินก่อนการพัฒนาอยู่ในภาวะสมดุลในระยะยาว น้ำที่ถูกกำจัดออกไปจะสมดุลกับน้ำที่เติมเข้าไป และปริมาตรของน้ำในที่เก็บยังคงค่อนข้างคงที่
แม้ว่าการพึ่งพาการชลประทานเพื่อการเกษตรจะไม่หมดไป แต่ยังมีวิธีการชลประทานและการอนุรักษ์น้ำที่ชาญฉลาดกว่าอยู่ เครื่องวัดความชื้นในดินสามารถใช้เพื่อทดน้ำในแปลงนาเมื่อดินแห้งเท่านั้น เพื่อป้องกันน้ำขังและลดการสูญเสียน้ำ เวลาและวิธีการให้น้ำเช้า/เย็นสามารถใช้เพื่อลดการสูญเสียน้ำไปสู่การระเหย และใช้น้ำในปริมาณที่น้อยที่สุดที่จำเป็น การถอนออกจากชั้นหินอุ้มน้ำสามารถลดลงได้ด้วยวิธีเหล่านี้ เช่นเดียวกับการเลือกพืชผลที่ดีกว่า (ปลูกข้าวโพดน้อยลง ใช้น้ำน้อยลง) ประเมินใหม่ว่าพืชผลใดจำเป็นต้องได้รับการชลประทาน (ข้าวโพดและพืชเร่งรัดอื่นๆ ไม่ได้ใช้เพื่อการบริโภคของมนุษย์ แต่สำหรับสัตว์ อาหารสัตว์และเอทานอล) และการกำจัดการทรุดตัวสำหรับพืชที่ใช้น้ำมากขึ้น (ค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นสำหรับการใช้น้ำที่สูงขึ้น) นอกจากนี้ พืชผลเหล่านี้ยังปลูกในพื้นที่ที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตตามธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น พื้นที่เพาะปลูกข้าวโพดในเขตชลประทานส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกาอยู่ในสี่รัฐ ได้แก่ เนแบรสกา แคนซัส เท็กซัส และโคโลราโด รัฐทั้งสี่นี้มีภูมิอากาศและประเภทของดินที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนมาปลูกพืชในพื้นที่ที่สามารถตอบสนองความต้องการได้ดีกว่าตามธรรมชาติจะลดแนวทางการชลประทานลงอย่างมาก
การให้น้ำแบบน้ำท่วมเป็นวิธีการให้น้ำพืชที่ได้รับความนิยมมากที่สุดวิธีหนึ่ง น้ำถูกสูบหรือส่งไปยังทุ่งนาและปล่อยให้ไหลไปตามพื้นดินท่ามกลางพืชผล วิธีนี้ง่ายและราคาถูก และใช้กันอย่างแพร่หลายในสังคมในส่วนที่พัฒนาน้อยของโลกรวมถึงในสหรัฐอเมริกา อย่างไรก็ตาม วิธีนี้ไม่ได้ผลหรือยั่งยืน ประมาณครึ่งหนึ่งของน้ำที่ใช้ไปไม่ถึงพืชผล
น้ำเสียสามารถลดลงได้โดยการปรับระดับสนาม การชลประทานแบบใช้น้ำท่วมใช้แรงโน้มถ่วงในการส่งน้ำ ดังนั้นน้ำจึงไหลไปยังพื้นที่ที่ลาดลงและไม่ครอบคลุมพื้นที่นาอย่างเท่าเทียมกัน การปรับระดับสนามจะทำให้น้ำไหลได้ทั่วถึง นอกจากนี้ยังสามารถลดลงได้ด้วยน้ำท่วมฉับพลัน เป็นการให้น้ำแบบท่วมท้นแบบดั้งเดิมน้อยกว่า โดยปกติแล้ว น้ำจะถูกปล่อยลงสู่แปลงนา แต่น้ำท่วมฉับพลันจะปล่อยน้ำออกมาเป็นระยะๆ ซึ่งช่วยลดการไหลบ่าของน้ำที่ไม่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในที่สุดการดักจับและนำน้ำท่ากลับมาใช้ใหม่จะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพ น้ำชลประทานจำนวนมากสูญเสียไปเพราะไหลออกจากขอบและหลังทุ่ง น้ำที่ไหลบ่าสามารถกักเก็บไว้ในบ่อและสูบกลับไปที่แปลงนา ซึ่งใช้ซ้ำเพื่อการชลประทานรอบต่อไป
การให้น้ำแบบหยดเป็นที่รู้จักกันว่าเป็นวิธีการให้น้ำที่มีประสิทธิภาพมากที่สุด หยดน้ำใกล้บริเวณรากของพืชในลักษณะหยด สิ่งนี้ต้องใช้ท่อขนาดใหญ่เพื่อให้แน่ใจว่าต้นไม้ทั้งหมดในสวนได้รับการชลประทาน แต่ส่งผลให้สูญเสียน้ำน้อยลง สามารถตั้งโปรแกรมระบบให้ทำงานบนตัวจับเวลา ควบคุมด้วยตนเอง หรือตั้งโปรแกรมให้ตอบสนองต่อสภาวะปัจจุบัน หากติดตั้งระบบอย่างถูกต้อง คุณจะสามารถลดการสูญเสียน้ำผ่านการระเหยและการไหลบ่าได้อย่างต่อเนื่อง รวมทั้งลดการเจริญเติบโตของวัชพืช การให้น้ำแบบหยดยังช่วยลดการสูญเสียธาตุอาหารในดิน ลดการชะล้างลงสู่พื้นน้ำและทางน้ำในท้องถิ่น และลดการสูญเสียน้ำเนื่องจากการระเหย ความเสียหายของดินที่เกิดจากการฉีดพ่นและการชลประทานประเภทอื่น ๆ ก็ลดลงเช่นกัน
ปัญหาเหล่านี้ถูกทำให้โกรธโดยระบบการเพาะปลูกในปัจจุบันของเรา พืชหลายชนิดปลูกในพื้นที่ที่ไม่เอื้ออำนวย และต้องการปุ๋ยสังเคราะห์ การให้น้ำ และยาฆ่าแมลง ความพยายามที่จะปลูกพืชที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้นคือพืชจีเอ็มโอ พืชดัดแปลงพันธุกรรมเหล่านี้ถูกโต้แย้งในการโต้วาทีในชั้นเรียนและได้รับการสนับสนุนจากนักเรียนส่วนน้อย แม้ว่าระบบปัจจุบันจะมีปัญหามากมาย แต่ก็ไม่สามารถมองข้ามศักยภาพในอนาคตได้ เพื่อนร่วมรุ่นของฉันไม่เห็นด้วยกับเทคโนโลยีนี้ด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงความชอบทางจิตใจและสุนทรียภาพสำหรับอาหารออร์แกนิก/ธรรมชาติ การขาดความรู้เกี่ยวกับผลกระทบทางพิษวิทยาของอาหารจีเอ็มโอ พวกเขายังวิพากษ์วิจารณ์ธุรกิจการเกษตรที่แสวงหาผลกำไรโดยไม่ต้องกังวลถึงอันตรายที่อาจเกิดขึ้น และรัฐบาลที่ล้มเหลวในการกำกับดูแลด้านกฎระเบียบที่เพียงพอ
ความทนทานต่อความแห้งแล้ง ความหนาวเย็น และความเค็มจัดอาจเป็นหนึ่งในการปรับเปลี่ยนที่สำคัญที่สุดสำหรับอนาคตของการเกษตร เมื่อจำนวนประชากรโลกเพิ่มขึ้นและความต้องการที่ดินเพื่อการเกษตรใหม่เพิ่มขึ้น พืชผลจะต้องเพาะปลูกในสถานที่ซึ่งก่อนหน้านี้ไม่เหมาะสำหรับการเพาะปลูกพืช การสร้างพืชที่สามารถทนต่อการแช่แข็งเป็นเวลานาน ความแห้งแล้ง หรือปริมาณเกลือสูงในดินและน้ำใต้ดินจะช่วยให้ผู้คนปลูกพืชผลในพื้นที่เดิมที่ไม่เอื้ออำนวย ตัวอย่างเช่น ปลาแซลมอนดัดแปลงพันธุกรรมที่ผสมยีนจากปลาชนิดอื่น เติบโตได้เร็วกว่าปลาแซลมอนป่าและสามารถอยู่รอดได้ในน้ำเย็น ทำให้ปลาแซลมอนเติบโตในสภาพแวดล้อมใหม่ได้ อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ยังไม่มีจำหน่ายในท้องตลาด การดัดแปลงนอกตลาดอีกอย่างคือยีนต้านการแข็งตัว น้ำค้างแข็งที่ไม่คาดคิดสามารถทำลายต้นกล้าที่บอบบางและทำลายพืชผลทั้งหมดได้ มีการนำยีนต้านการแข็งตัวจากปลาน้ำเย็นเข้าสู่พืช เช่น ยาสูบและมันฝรั่ง ด้วยยีนต้านการแข็งตัวนี้ พืชเหล่านี้สามารถทนต่ออุณหภูมิที่เย็นจัดซึ่งโดยปกติจะทำลายต้นกล้าที่ไม่ได้ดัดแปลง เทคโนโลยีนี้จะช่วยให้พืชเหล่านี้เติบโตได้ในอุณหภูมิที่เย็นกว่า ซึ่งโดยปกติแล้วจะไม่งอก
ตามเนื้อผ้า การเกษตรของอเมริกาถูกทำเครื่องหมายด้วยความไร้ประสิทธิภาพและสิ้นเปลือง ดินถูกทำให้หมดไปอย่างมากมายและทุ่งนาก็กลายเป็นดินเค็ม ชั้นหินอุ้มน้ำก็หมดลง น้ำก็สูญเปล่าหรือระเหยไป และการผลิตอาหารก็กำลังถูกกดดันให้ตอบสนองความต้องการของประชากรโลกที่เพิ่มขึ้น โชคดีที่สถานการณ์ไม่เลวร้ายอย่างที่คิด มีการใช้เทคนิคการอนุรักษ์มากมายเพื่อช่วยฟื้นฟูดิน เทคโนโลยีใหม่จะช่วยปกป้องทรัพยากรน้ำที่มีอยู่อย่างจำกัดของเรา และความฉลาดของมนุษย์กำลังถูกนำมาใช้กับการผลิตอาหาร เห็นได้ชัดว่าเรากำลังเดินไปสู่ระบบการเกษตรที่ทันสมัย ยั่งยืน และมีประสิทธิภาพมากขึ้น