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農業とは、土壌を耕し、食料作物と非食料作物の両方を植え、育て、収穫する行為、および畜産を指します。より広い定義では、林業や養殖も含まれます。農業は定住型人類文明の勃興における重要な要素であり、家畜化された植物や動物の栽培によって食料の余剰が生まれ、人々が都市で生活することが可能になりました。人類は少なくとも10万5000年前に穀物の採集を始めましたが、初期の農耕民が穀物を植え始めたのは約1万1500年前のことです。羊、ヤギ、豚、牛は約1万年前に家畜化されました。植物は世界の少なくとも11の地域で独自に栽培されていました。20世紀には、大規模な単作栽培に基づく工業型農業が農業生産を支配するようになりました。
2021年現在小規模農場は、その大多数が1ヘクタール（約2.5エーカー）以下であり、世界の食料の約3分の1を生産しています。さらに、世界の農場の6分の5は2ヘクタール（4.9エーカー）未満で、全農地の約12%しか占めていません。[ 1 ]土地利用全体で見ると、大規模農場が圧倒的に多いです。[ 1 ]世界の農場のわずか1%が50ヘクタール（120エーカー）を超えていますが、世界の農地の70%以上を占めています。[ 1 ]さらに、世界の農地の約40%は1,000ヘクタール（2,500エーカー）を超える農場にあります。[ 1 ]
農場と農業は農村経済に大きな影響を与え、農村社会を大きく形作る。それは、直接的な農業労働者だけでなく、農場や農業従事者を支えるより広範なビジネスにも影響を及ぼす。
主要な農産物は、食品、繊維、燃料、原材料（ゴムや木材など）に大別できます。食品には、穀物、野菜、果物、食用油、肉、牛乳、卵、菌類が含まれます。世界の農業生産量は、約110億トンの食品[ 2 ] 、 3200万トンの天然繊維[ 3 ]、40億立方メートルの木材[ 4 ]に相当します。しかし、世界の食品の約14%は、小売レベルに到達する前に生産段階で失われます[ 5 ] 。
現代の農業技術、植物育種、農薬や肥料などの農薬、そして技術開発は作物の収穫量を大幅に増加させたが、同時に生態系や環境へのダメージも引き起こした。選択育種や畜産における現代的な手法も同様に肉の生産量を増加させたが、動物福祉や環境へのダメージに関する懸念も生じている。環境問題には、気候変動、帯水層の枯渇、森林破壊、抗生物質耐性、その他の農業汚染への寄与が含まれる。農業は、生物多様性の喪失、砂漠化、土壌劣化、気候変動など、環境悪化の原因であると同時に、それらに影響を受けやすい。これらはすべて作物の収穫量の減少につながる可能性がある。遺伝子組み換え生物は広く利用されているが、一部の国では禁止されている。
農業という言葉は、ラテン語のagricultūraを中期英語で後期に翻案したもので、ager「畑」とcultūra「耕作」または「栽培」から成ります。[ 6 ]農業はさまざまな範囲で定義されていますが、最も広い意味では、天然資源を使用して「食料、繊維、林産物、園芸作物、およびそれらに関連するサービスを含む、生命を維持する商品を生産すること」です。[ 7 ]このように定義すると、耕作農業、園芸、畜産、林業が含まれますが、実際には園芸と林業は除外されることがよくあります。[ 7 ]また、有用な植物の栽培に関する植物農業[ 8 ]と、農業用動物の生産に関する畜産農業[ 9 ] に大まかに分解することもできます。
農業は通常人間の活動を指しますが、アリ（アリの農業を参照）[ 10 ] [ 11 ] 、シロアリ、甲虫[ 12 ]など、他の種は最大6000万年前から作物を栽培してきました。
農業の発展により、人類の人口は狩猟採集で維持できる数よりもはるかに多く増加することが可能になった。[ 15 ]農業は世界のさまざまな地域で独立して始まり、[ 16 ]少なくとも11の異なる起源中心地で多様な分類群を含んでいた。[ 13 ]野生の穀物は少なくとも10万5000年前から採取され、食用にされていた。[ 17 ] 2万3000年前の旧石器時代のレバントでは、ガリラヤ湖の近くでエンマー小麦、大麦、オート麦の穀物栽培が観察されている。[ 18 ] [ 19 ]米は紀元前1万1500年から6200年の間に中国で栽培化され、最も古い栽培記録は紀元前5700年である。[ 20 ]その後、緑豆、大豆、小豆が栽培化された。羊は13,000年前から11,000年前の間にメソポタミアで家畜化された。 [ 21 ]牛は、約10,500年前に現在のトルコとパキスタンの地域で野生のオーロックスから家畜化された。 [ 22 ]豚の生産は、約10,500年前にイノシシが最初に家畜化されたヨーロッパ、東アジア、南西アジアを含むユーラシアで始まった。[ 23 ] [ 24 ]南米のアンデスでは、ジャガイモは豆、コカ、ラマ、アルパカ、モルモットとともに10,000年前から7,000年前に家畜化された。サトウキビといくつかの根菜は、約9,000年前にニューギニアで家畜化された。ソルガムは、7,000年前までにアフリカのサヘル地域で家畜化された。綿は5,600年前までにペルーで栽培化され、[ 25 ]ユーラシアでは独自に栽培化された。メソアメリカでは、10,000年前から6,000年前にかけて野生のテオシントがトウモロコシに交配された。[ 26 ] [ 27 ] 28 ]馬は3500年頃にユーラシアのステップで家畜化された。 [ 29 ] 学者たちは農業の歴史的起源を説明するために複数の仮説を提唱してきた。狩猟採集社会農耕社会への移行の研究は、最初の集約化と定住の。例としてはレバントのナトゥフ文化や中国の初期の中国新石器時代がある。その後、以前は収穫されていた野生の植物が植えられ始め、徐々に家畜化されていった。 [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]
ユーラシアでは、シュメール人が紀元前8000年頃から村に住み始め 、灌漑のためにティグリス川とユーフラテス川、そして運河システムに頼っていました。紀元前3000年頃には鋤が絵文字に現れ 、紀元前2300年頃には種まき用の鋤が 現れました。農民は小麦、大麦、レンズ豆やタマネギなどの野菜、ナツメヤシ、ブドウ、イチジクなどの果物を栽培していました。[ 35 ]古代エジプトの農業はナイル川とその季節的な氾濫に依存していました。農業は旧石器時代の終わり、紀元前1万年以降の王朝時代以前に始まりました。主食作物は小麦や大麦などの穀物で、亜麻やパピルス などの工業用作物もありました。[ 36 ] [ 37 ]インドでは、紀元前 9000 年までに小麦、大麦、ナツメが家畜化され、その後すぐに羊とヤギが家畜化された。 [ 38 ]メヘルガル文化では、紀元前 8000 ～ 6000 年までに牛、羊、ヤギが家畜化された。 [ 39 ] [ 40 ] [ 41 ]綿花は紀元前 5 ～ 4 千年紀までに栽培された。[ 42 ]考古学的証拠は、紀元前2500 年頃のインダス文明の動物牽引の鋤を示している。[ 43 ]
中国では、紀元前5世紀から全国的な穀物貯蔵システムと養蚕が広く行われていました。[ 44 ]紀元前1世紀には水力穀物製粉機が使用され、[ 45 ]続いて灌漑が行われました。[ 46 ] 2世紀後半には、鉄製の鋤刃と鋤板を備えた重い鋤が開発されました。[ 47 ] [ 48 ]これらはユーラシア大陸を西へと広がりました。[ 49 ]アジアの米は、使用される分子時計の推定値によって異なりますが、8,200～13, 500年前に中国南部の珠江で、野生の米Oryza rufipogonから単一の遺伝的起源で栽培化されました。[ 51 ]ギリシャとローマでは、主要な穀物は小麦、エンマー小麦、大麦で、エンドウ豆、インゲン豆、オリーブなどの野菜も栽培されていました。羊や山羊は主に乳製品のために飼育されていた。[ 52 ] [ 53 ]
アメリカ大陸では、メソアメリカで栽培化された作物（テオシントを除く）には、カボチャ、豆、カカオなどがあります。[ 54 ]カカオは、紀元前3000年頃にアマゾン上流のマヨ・チンチペ族によって栽培化されました 。[ 55 ] 七面鳥は、おそらくメキシコまたはアメリカ南西部で家畜化されたと考えられます。[ 56 ]アステカ人は灌漑システムを開発し、段々畑を作り、土壌を肥沃にし、チナンパまたは人工島を開発しました。マヤ人は、紀元前400年から湿地を耕作するために、広範囲にわたる運河と高床式耕作システムを使用しました 。[ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] [ 61 ]南アメリカでは、紀元前9000年頃にカボチャ （キュウリ属）やその他の植物の栽培化とともに農業が始まった可能性があります。[ 62 ]コカはアンデス山脈で栽培化され、ピーナッツ、トマト、タバコ、パイナップルも同様でした。[ 54 ]綿は紀元前3600年までにペルーで栽培化されました。[ 63 ]リャマ、アルパカ、モルモットなどの動物がそこで家畜化されました。[ 64 ]北アメリカでは、東部の先住民がヒマワリ、タバコ、[ 65 ]カボチャ、アカザなどの作物を栽培化しました。[ 66 ] [ 67 ]野生の米やメープルシュガーなどの野生の食べ物が収穫されました。[ 68 ]栽培イチゴは、ヨーロッパと北アメリカで育種によって開発された、チリと北アメリカの種の交配種です。[ 69 ]南西部と太平洋岸北西部の先住民は森林園芸と火を使った農業を行っていました。先住民は地域規模で火を制御し、低強度の火災生態系を作り出した。 緩やかな輪作による低密度農業を維持した。一種の「野生の」パーマカルチャーである。[ 70 ] [ 71 ] [ 72 ] [ 73 ]北米では、スリーシスターズと呼ばれる混植システムが開発された。3つの作物は、冬カボチャ、トウモロコシ、つる性インゲン豆である。[ 74 ] [ 75 ]
オーストラリア先住民は、長らく遊牧的な狩猟採集民であったと考えられており、火を使った農耕における自然生産性を高めるために、組織的な火入れを行っていた可能性がある。[ 76 ]研究者たちは、狩猟採集民は耕作なしで採集を支えるために生産的な環境を必要とすると指摘している。ニューギニアの森林には食用植物が少ないため、初期の人類は狩猟採集生活を支えるために、野生のカルカの果樹の生産性を高めるために「選択的火入れ」を行っていた可能性がある。[ 77 ]
グンディットマラ族やその他のグループは、約5,000年前からウナギの養殖と魚の罠猟のシステムを発展させてきた。 [ 78 ]その期間に大陸全体で「集約化」の証拠がある。[ 79 ]オーストラリアの2つの地域、中央西海岸と東中央部では、初期の農民がヤムイモ、在来種のキビ、ブッシュオニオンを栽培しており、おそらく定住地で栽培していた。[ 32 ] [ 80 ]
中世には、ローマ時代と比べて、西ヨーロッパの農業は自給自足に重点を置くようになった。封建制下の農業人口は、通常、数百エーカー以上の土地からなる荘園に組織され、荘園の領主がローマカトリック教会と司祭を統治していた。 [ 81 ]
アラブ農業革命が進行していたアル・アンダルスとの交流のおかげで、ヨーロッパの農業は、改良された技術と作物の普及によって変革され、砂糖、米、綿花、果樹（オレンジなど）の導入が行われた。[ 82 ]
1492年以降、コロンブス交換により、トウモロコシ、ジャガイモ、トマト、サツマイモ、キャッサバなどの新世界の作物がヨーロッパにもたらされ、小麦、大麦、米、カブなどの旧世界の作物や家畜（馬、牛、羊、ヤギを含む）がアメリカ大陸にもたらされた。[ 83 ]
17 世紀のイギリス農業革命以降、灌漑、輪作、肥料が進歩し、世界人口が大幅に増加しました。1900 年以降、先進国、そして程度は低いものの発展途上国では、機械化が人手を代替し、合成肥料、農薬、選択育種によって、農業の生産性が大幅に向上しました。ハーバー・ボッシュ法により硝酸アンモニウム肥料を工業規模で合成できるようになり、作物の収穫量が大幅に増加し、世界人口のさらなる増加を支えています。[ 84 ] [ 85 ]
牧畜は家畜の管理を伴う。遊牧では、家畜の群れは牧草地、飼料、水を求めて場所から場所へと移動する。この種の農業は、サハラ砂漠、中央アジア、インドの一部地域の乾燥地帯および半乾燥地帯で行われている。[ 86 ]
移動耕作では、森林の小さな区画を伐採して焼却します。開墾された土地は、土壌が不毛になりすぎるまで数年間作物を栽培するために使用され、その後その地域は放棄されます。別の土地が選ばれ、このプロセスが繰り返されます。この種の農業は、主に降雨量が多く森林が急速に再生する地域で行われています。この方法は、インド北東部、東南アジア、アマゾン盆地で使用されています。[ 87 ]
自給自足農業は、家族や地域の需要を満たすためだけに行われ、他地域への輸送に回せる余地はほとんどありません。モンスーンアジアや東南アジアで盛んに行われています。[ 88 ] 2018年には推定25 億人の自給自足農家が働き、地球の耕作可能地の約60%を耕作していました。[ 89 ]
集約農業とは、休耕率を低くし、投入物（水、肥料、農薬、自動化）を多く使用して生産性を最大化する耕作方法である。主に先進国で行われている。[ 90 ] [ 91 ]
20世紀以降、集約農業は作物の生産性を向上させた。労働力の代わりに合成肥料や農薬が使われるようになったが、水質汚染が悪化し、農業補助金が使われることが多かった。土壌の劣化や茎さび病などの病気は世界的に大きな懸念事項となっている。 [ 93 ]世界の農地の約40%が深刻な劣化状態にある。[ 94 ] [ 95 ]現代農業は、水質汚染、バイオ燃料、遺伝子組み換え生物、関税、農業補助金など、生態学的、政治的、経済的な問題を引き起こしたり、直面したりしており、有機農業運動などの代替的なアプローチにつながっている。[ 96 ] [ 97 ]北米の持続不可能な農業慣行は、 1930年代のダストボウルを引き起こした。[ 98 ]近年、慣行農業の環境への影響に対する反発があり、有機農業、再生農業、持続可能な農業運動につながっている。[ 96 ] [ 99 ]この運動の背後にある主要な力の 1 つは欧州連合であり、1991 年に初めて有機食品を認証し、2005 年に共通農業政策(CAP) の改革を開始して商品連動型農業補助金を段階的に廃止しました[ 100 ]これはデカップリングとも呼ばれています。有機農業の成長により、総合的病害虫管理、選択育種[ 101 ]、環境制御型農業[ 102 ] [ 103 ]などの代替技術の研究が再び活発化しています。有機農業に伴う収量の減少と、それが世界の食料安全保障に与える影響について懸念があります[ 104 ]最近の主流の技術開発には、遺伝子組み換え食品が含まれます[ 105 ]。
1964年から2023年までの60年間で、農業生産の増加の大部分は集約化によって達成され、農地の拡大はわずか8%にとどまった。[ 106 ]
21世紀、2001年から2023年の間に、世界の農業面積は7800万ヘクタール（Mha）（-2%）減少し、耕作地面積は7800万ヘクタール増加し、恒久的な牧草地と放牧地は1億5100万ヘクタール減少しました。これらの変化は、地域によって大きく異なります。サハラ以南アフリカでは、耕作地が6900万ヘクタール拡大し、森林面積が7200万ヘクタール減少しました。一方、ラテンアメリカでは、耕作地が2500万ヘクタール増加し、森林面積が8500万ヘクタール減少しました。農業の拡大は、世界の森林破壊の主な要因であり、森林減少のほぼ90%を占めています。今世紀には、毎年約360万ヘクタールの耕作地が放棄されており、土地の劣化がこれらの損失に大きく影響している可能性が高いことも考慮すべき重要な点です。[ 107 ]
2015年までに、中国の農業生産高は世界最大となり、欧州連合、インド、米国がそれに続いた。[ 108 ]経済学者は農業の全要素生産性を測定しており、それによると、米国の農業は1948年と比べて約1.7倍生産性が高くなっている。[ 109 ]
農業は2021年には8億7300万人（世界の労働力の27%）を雇用し、2023年には9億1600万人に増加した。これは2000年の10億2700万人（40%）と比較すると増加している。世界のGDPに占める農業の割合は、2000年から2023年にかけて約4%で安定している。[ 110 ]
農業生産と生産性の向上にもかかわらず、[ 111 ] 2021年には7億200万人から8億2800万人が飢餓の影響を受けた。[ 112 ]食料不安と栄養失調は、紛争、気候の極端な変動と変動、経済の変動の結果である可能性がある。[ 111 ]また、所得状況や天然資源の賦存量などの国の構造的特性、および政治経済によって引き起こされることもある。[ 111 ]
農業における農薬の使用量は2000年から2021年の間に62%増加し、2021年にはアメリカ大陸がその使用量の半分を占めた。[ 110 ]
国際農業開発基金は、ベトナムの好ましい経験を踏まえ、小規模農家の農業の増加が食料価格と食料安全保障全般に関する懸念への解決策の一部となる可能性があると提唱している。 [ 113 ]
災害により、過去33年間（1991年～2023年）で推定3兆2600億米ドルの農業損失が発生し、年間平均990億米ドルに達しました。穀物作物が最も大きな被害を受け、46億トンが失われ、次いで果物と野菜（28億トン）、肉と乳製品が9億トンの損失となっています。[ 114 ]
農業は世界の全雇用の約4分の1を占め、その半分以上がサハラ以南アフリカ、ほぼ60%が低所得国に集中している。[ 115 ]国が発展するにつれて、歴史的に他の仕事が農業から労働者を引き離し、省力化技術は単位生産量あたりの労働要件を削減することで農業生産性を向上させてきた。[ 116 ] [ 117 ] [ 118 ]時間の経過とともに、労働供給と労働需要の動向の組み合わせにより、農業に従事する人口の割合は減少してきた。[ 119 ] [ 120 ]
16世紀のヨーロッパでは、人口の55～75%が農業に従事していましたが、19世紀には35～65%にまで減少しました。[ 121 ]現在、同じ国々では、その割合は10%未満です。[ 122 ] 21世紀の初めには、約10億人、つまり労働力の3分の1以上が農業に従事していました。これは世界の児童雇用の約70%を占め、多くの国ではあらゆる産業の中で女性の割合が最も高くなっています。[ 123 ]サービス部門は2007年に農業部門を抜いて世界最大の雇用主となりました。 [ 124 ]
多くの先進国では、移民は機械化が難しい高付加価値農業活動における労働力不足を補うのに役立っています。[ 125 ] 2013年には、スペイン、イタリア、ギリシャ、ポルトガルで、主に東ヨーロッパ、北アフリカ、南アジア出身の外国人農業労働者が、給与所得のある農業労働者の約3分の1を占めていました。[ 126 ] [ 127 ] [ 128 ] [ 129 ]アメリカ合衆国では、2019年には雇用された農業労働者の半数以上（約45万人）が移民でしたが、農業に従事するために米国に到着する新規移民の数は近年75%減少しており、賃金の上昇はこれが米国の農場で深刻な労働力不足につながっていることを示しています。[ 130 ] [ 131 ]
世界中で、農業に従事する人口の大部分を女性が占めています。[ 132 ]この割合は、東アジアと東南アジアを除くすべての発展途上地域で増加しており、東アジアと東南アジアでは、すでに女性が農業労働力の約50パーセントを占めています。[ 132 ]サブサハラアフリカでは、女性が農業労働力の47パーセントを占めており、この割合は過去数十年間で大きく変化していません。[ 132 ]しかし、国連食糧農業機関（FAO）は、農業における女性の役割と責任が変化している可能性があると指摘しています。例えば、自給農業から賃金労働へ、また男性の移住という文脈において、家計を支える一員から一次生産者へと変化している可能性があります。[ 132 ]
一般的に、経済発展レベルが低いほど、農業雇用における女性の割合は高くなります。これは、不十分な教育、基本的なインフラや市場へのアクセスの制限、高い無償労働負担、農業以外の農村部での雇用機会の乏しさなどが、女性の農業以外の仕事の機会を著しく制限しているためです。[ 133 ]
農業生産に従事する女性は、非常に不利な状況下で働いていることが多い。彼女たちは、他に生計手段がない最貧国に集中しており、気候変動による異常気象や紛争状況下でも労働の強度を維持している。女性は起業家や独立した農家として参加する可能性が低く、収益性の低い作物の生産に従事していることが多い。[ 133 ]
同じ規模の農場を経営する女性と男性の土地生産性の男女格差は24%である。平均して、女性は農業の賃金労働で男性より18.4%少ない収入を得ている。これは、女性が男性の1ドルに対して82セントしか受け取っていないことを意味する。女性の灌漑へのアクセスや家畜の所有における格差の解消も遅れている。[ 133 ]
農業に従事する女性は、改良種子、肥料、機械設備などの投入資材へのアクセスが男性に比べて依然として著しく少ない。明るい兆しとしては、低・中所得国におけるモバイルインターネットへのアクセスの男女格差は2017年から2021年の間に25%から16%に縮小し、銀行口座へのアクセスの男女格差は9パーセントポイントから6パーセントポイントに縮小した。必要な促進要因が整い、補完的な資源への平等なアクセスが確保されれば、女性は男性と同様に新しい技術を採用する可能性が高い。[ 133 ]
農業、特に農作業は危険な産業であり、世界中の農民は、労働災害、肺疾患、騒音性難聴、皮膚疾患、化学物質の使用や長時間の日光曝露に関連する特定のがんのリスクが高いままです。工業化された農場では、負傷は農業機械の使用が原因となることが多く、先進国における農業災害による死亡事故の一般的な原因はトラクターの横転です。[ 134 ]農業で使用される農薬やその他の化学物質は労働者の健康に有害となる可能性があり、農薬に曝露された労働者は病気になったり、先天性欠損のある子供が生まれる可能性があります。[ 135 ]家族が一緒に働き、農場自体に住んでいることが多い産業であるため、家族全員が負傷、病気、死亡のリスクにさらされる可能性があります。[ 136 ] 0～6歳は農業において特に脆弱な集団である可能性があります。[ 137 ]若い農作業員の死亡事故の一般的な原因には、溺死、機械や自動車の事故（全地形対応車を含む）などがあります。[ 136 ] [ 137 ] [ 138 ]過去 10 年間の職業上の死亡事故データによると、すべての産業を見ると、農業が若年層の労働関連死亡事故件数で最多となっている。この産業内では、10 歳から 15 歳の若年層が、労働関連の非致死的な負傷事故を最も多く経験している。[ 139 ]農業は危険を伴うが、農場で育ち生活することには多くの利点があることも研究で明らかになっている。[ 140 ]
国際労働機関は農業を「あらゆる経済部門の中で最も危険な部門の一つ」とみなしている。[ 123 ]農業従事者の年間労働災害死亡者数は少なくとも17万人と推定されており、これは他の職業の平均死亡率の2倍である。さらに、農業活動に関連する死亡、負傷、疾病の発生は報告されないことが多い。[ 141 ]同機関は、農業におけるさまざまなリスク、これらのリスクの予防、農業に従事する個人や組織が果たすべき役割を網羅した「農業における安全衛生条約2001」を策定した。[ 123 ]
米国では、国立労働安全衛生研究所が、労働安全衛生問題を特定し介入戦略を提供する国家労働研究アジェンダにおいて、農業を優先産業分野として特定している。 [ 142 ] [ 143 ] 欧州連合では、欧州労働安全衛生機関が、農業、畜産、園芸、林業における安全衛生指令の実施に関するガイドラインを発行している。[ 144 ]米国農業安全衛生協議会（ASHCA）も、安全について議論する年次サミットを開催している。[ 145 ]
2025年には48億ヘクタール以上（地球の陸地面積の3分の1に相当）に及ぶ農業は、他のどの経済部門よりも土地と水資源に大きな影響を与えています。土地、土壌、水資源への圧力は、農業の生産性と将来の見通しを著しく損ない、生産性の高い土地のさらなる喪失と、農業やその他の形態の農業生産に利用できる水の減少につながっています。農業の拡大は森林破壊を招き、泥炭地などの炭素を豊富に含む生態系の劣化の主な原因の一つとなっています。農地の約64%が農薬汚染のリスクにさらされており、これは花粉媒介者を破壊して生物多様性を損ない、土壌微生物に害を与え、農産物食品システムを害虫、病原体、気候変動に対して弱体化させています。世界の淡水取水量の72%を占め、この数値は今後さらに上昇すると予測されている農業は、水不足の一因であり、また水不足の影響をますます受けています。沿岸帯水層における地下水の過剰利用と海水侵入は広範囲に及んでおり、食料安全保障に重大な影響を及ぼしている。[ 106 ]
総生産量は、記載されているとおり国によって異なります。
作付け体系は、利用可能な資源と制約、農場の地理と気候、政府の政策、経済的、社会的、政治的圧力、そして農家の哲学と文化によって農場ごとに異なります。[ 146 ] [ 147 ]
焼畑農業（または焼き畑農業）は、森林を焼いて栄養分を放出し、数年間にわたって一年生作物、そして多年生作物の栽培を支えるシステムです。 [ 148 ]その後、その区画は森林の再生のために休耕され、農民は新しい区画に移り、さらに何年も（10～20年）経ってから戻ってきます。人口密度が増加すると、この休耕期間は短縮され、栄養分（肥料または堆肥）の投入と、ある程度の害虫駆除の手作業が必要になります。一年生作物の栽培は、休耕期間のない次の集約段階です。これには、さらに多くの栄養分と害虫駆除の投入が必要です。[ 148 ]
さらなる工業化により、広大な土地に1つの品種を植える単作栽培が行われるようになった。生物多様性が低いため、栄養素の利用は均一になり、害虫が蓄積しやすくなり、農薬や肥料の使用量が増える。[ 147 ] 1年で複数の作物を連続して栽培する多毛作や、複数の作物を同時に栽培する間作は、多毛栽培として知られる他の種類の年間栽培システムである。[ 148 ]
亜熱帯および乾燥地帯では、降雨量によって農業の時期と規模が制限され、1年に複数回の作付けが不可能であったり、灌漑が必要になったりする。これらのすべての環境では、多年生作物（コーヒー、チョコレートなど）が栽培され、アグロフォレストリーなどのシステムが実践されている。温帯地域では、生態系が主に草原またはプレーリーであったため、生産性の高い年間農業が主要な農業システムとなっている。[ 148 ]
重要な食用作物には、穀物、豆類、飼料作物、果物、野菜が含まれます。[ 149 ]天然繊維には、綿、羊毛、麻、絹、亜麻が含まれます。[ 150 ]特定の作物は、世界中の特定の栽培地域で栽培されています。生産量は、 FAOの推定に基づいて、百万トン単位で記載されています。[ 149 ]
畜産とは、肉、牛乳、卵、羊毛、そして労働や輸送のために動物を繁殖・飼育することである。 [ 151 ]馬、ラバ、牛、水牛、ラクダ、ラマ、アルパカ、ロバ、犬などの使役動物は、何世紀にもわたって畑の耕作、作物の収穫、他の動物の捕獲、農産物の買い手への輸送などに利用されてきた。[ 152 ]
畜産生産システムは、飼料源に基づいて、牧草地ベース、混合型、土地なし型に分類できる。[ 153 ] 2010年現在地球の氷と水のない面積の 30% が畜産に利用され、この部門には約 13 億人が従事している。1960 年代から 2000 年代にかけて、畜産は頭数と枝肉重量の両方で大幅に増加し、特に牛肉、豚肉、鶏肉で顕著であり、鶏肉の生産量はほぼ 10 倍に増加した。乳牛や卵を産む鶏などの非食肉動物も、生産量が大幅に増加した。世界の牛、羊、ヤギの個体数は、2050 年まで急激に増加し続けると予想されている。[ 154 ]養殖、つまり人間が消費する魚を囲いの中で生産する水産養殖は、食料生産の中で最も急速に成長している部門の 1 つです。1975 年から 2007 年の間には、平均して年間 9% の成長率でした。[ 155 ]
20世紀後半、選択育種を用いる生産者は、遺伝的多様性の保全の必要性をほとんど無視し、生産性を向上させる家畜品種や交雑種の開発に注力した。この傾向により、家畜品種の遺伝的多様性と資源が著しく減少し、その結果、従来品種に見られた疾病抵抗性や地域適応性も低下した。[ 156 ]
牧草地を基盤とした畜産は、反芻動物の飼料として、低木地、放牧地、牧草地などの植物材料に依存しています。外部からの栄養投入も利用されますが、糞尿は主要な栄養源として直接牧草地に戻されます。このシステムは、気候や土壌のために作物生産が不可能な地域で特に重要であり、3,000万～4,000万人の牧畜民を代表しています。[ 148 ]混合生産システムでは、反芻動物と単胃動物（胃が1つ、主に鶏と豚）の飼料として、牧草地、飼料作物、穀物飼料作物を使用します。混合システムでは、通常、糞尿は作物の肥料として再利用されます。[ 153 ]
土地を持たないシステムは農場外からの飼料に依存しており、経済協力開発機構加盟国でより一般的に見られる作物生産と畜産生産の分離を表しています。合成肥料は作物生産に大きく依存しており、糞尿の使用は課題であると同時に汚染源にもなっています。[ 153 ]工業化された国々は、これらの事業を利用して世界の鶏肉と豚肉の供給の大部分を生産しています。科学者たちは、2003年から2030年までの畜産生産の増加の75%が、工場式畜産と呼ばれることもある集約型動物飼育事業で行われると推定しています。この増加の大部分はアジアの発展途上国で起こっており、アフリカでの増加ははるかに少ないです。[ 154 ]成長ホルモンの使用など、商業畜産で使用されているいくつかの慣行は議論の的となっています。[ 157 ]
耕起とは、植え付けの準備、養分の混入、害虫駆除のために、鋤やハローなどの道具を使って土壌を砕く作業のことです。耕起の強度は、慣行耕起から不耕起まで様々です。耕起は、土壌を温め、肥料を混入させ、雑草を抑制することで生産性を向上させることができますが、土壌の浸食を招きやすくし、有機物の分解を促してCO2を放出し、土壌生物の量と多様性を減少させるという欠点もあります。[ 158 ] [ 159 ]
害虫防除には、雑草、昆虫、ダニ、病気の管理が含まれます。化学的防除（農薬）、生物学的防除（生物防除）、機械的防除（耕起）、および耕種的防除法が用いられます。耕種的防除法には、輪作、間引き、被覆作物、間作、堆肥化、回避、抵抗性などがあります。総合的害虫管理では、これらの方法すべてを用いて害虫の個体数を経済的損失を引き起こす数以下に抑えようとし、農薬は最終手段として推奨しています。[ 160 ]
栄養管理には、作物や家畜の生産のための栄養投入源と、家畜が生産する糞尿の利用方法の両方が含まれます。栄養投入源には、化学無機肥料、糞尿、緑肥、堆肥、ミネラルなどがあります。[ 161 ]作物の栄養利用は、輪作や休耕期間などの耕作技術を用いて管理することもできます。糞尿は、管理された集約的な輪作放牧のように、飼料作物が栽培されている場所に家畜を飼育するか、乾燥または液状の糞尿を農地や牧草地に散布することによって利用されます。[ 158 ] [ 162 ]
降雨量が不十分または変動する地域では水管理が必要であり、これは世界のほとんどの地域である程度発生しています。[ 148 ]一部の農家は降雨を補うために灌漑を使用しています。米国とカナダのグレートプレーンズなどの他の地域では、農家は翌年の土壌水分を保持するために休耕年を使用しています。[ 163 ]精密農業における最近の技術革新により、水の状態を監視し、水の使用を自動化することができ、より効率的な管理につながります。[ 164 ]農業は世界の淡水使用量の70%を占めています。[ 165 ]しかし、農業用水の取水率は所得水準によって大きく異なります。後発開発途上国と内陸開発途上国では、農業用水の取水率は総取水量の90%にも達し、小島嶼開発途上国では約60%です。[ 166 ]
国際食糧政策研究所の2014年の報告書によると、農業技術は互いに組み合わせて採用された場合に食料生産に最も大きな影響を与える。国際食糧政策研究所は、11の技術が2050年までに農業生産性、食料安全保障、貿易にどのような影響を与えるかを評価するモデルを用いて、飢餓の危険にさらされる人の数を最大40％削減でき、食料価格をほぼ半分に削減できることを発見した。[ 167 ]
生態系サービスへの支払いは、農家が環境の特定の側面を保全するよう促すための追加的なインセンティブを提供する方法です。対策としては、都市の上流での再植林に支払いを行い、淡水の供給を改善することなどが考えられます。[ 168 ]
農業自動化および生産の自動化に使用されるさまざまなツールや技術には、さまざまな定義が存在します。農業自動化とは、人間の介入なしにロボットが自律的にナビゲーションすることを指すという見解もあります。[ 169 ]あるいは、移動可能で自律的な意思決定を行うメカトロニクス機器によって生産タスクを達成することと定義されています。[ 170 ]しかし、FAOは、これらの定義では、静止しているロボット搾乳機、農業作業の実行を自動化するほとんどの電動機械、診断のみを自動化するデジタルツール（センサーなど）といった、自動化のすべての側面と形態を捉えていないと指摘しています。[ 164 ] FAOは、農業自動化を、農業作業の診断、意思決定、または実行を改善し、農業作業の重労働を軽減し、農業作業の適時性、そして場合によっては精度を向上させるために、農業作業で機械や設備を使用することと定義しています。[ 171 ]
農業における技術の進化は、手動の道具から動物の牽引、動力機械化、デジタル機器、そして最終的には人工知能（AI）を備えたロボットへと段階的に移行してきた。[ 171 ]エンジン動力を用いた動力機械化は、耕起や搾乳などの農業作業の実行を自動化する。[ 172 ]デジタル自動化技術により、農業作業の診断と意思決定を自動化することも可能になる。[ 171 ]例えば、自律型作物ロボットは作物の収穫と播種を行うことができ、ドローンは投入資材の自動散布に役立つ情報を収集することができる。[ 164 ]精密農業では、このような自動化技術がよく用いられる。[ 164 ]動力機械は、診断と意思決定を自動化する新しいデジタル機器によって補完され、あるいは取って代わられることが増えている。[ 172 ]例えば、従来のトラクターは、畑を自律的に播種できる自動車両に改造することができる。[ 172 ]
近年、世界中で動力機械化が大幅に増加しているが、広範な国を網羅した信頼できるグローバルデータはトラクターに関するものしかなく、しかも2009年までのものしかない。[ 173 ]サブサハラアフリカは、過去数十年間、動力機械化の導入が停滞している唯一の地域である。[ 164 ] [ 174 ]
自動化技術は家畜管理にますます利用されるようになっているが、その普及状況に関する証拠は不足している。近年、世界の自動搾乳システムの販売台数は増加しているが、普及は主に北欧諸国で進んでおり、[ 175 ]低所得国や中所得国ではほとんど普及していないと考えられる。牛と家禽の両方に自動給餌機も存在するが、その普及傾向や推進要因に関するデータや証拠も同様に乏しい。[ 176 ] [ 164 ]
農業自動化の雇用全体への影響を測定することは困難です。なぜなら、すべての変革とそれに伴う上流および下流の労働者の再配置を追跡する大量のデータが必要となるからです。[ 171 ]自動化技術は、新たに自動化された作業に必要な労働力を削減する一方で、機器の保守や操作などの他の作業に対する新たな労働需要も生み出します。[ 164 ]農業自動化は、生産者が生産を拡大し、他の農業食品システムの雇用を創出することで、雇用を刺激することもできます。[ 177 ]これは、高所得国や多くの中所得国のように、農村部の労働力不足が深刻化している状況で特に当てはまります。[ 177 ]一方、農村部の労働力が豊富な状況で、例えば政府の補助金によって強制的に推進された場合、労働力の喪失や賃金の低下または停滞につながり、特に貧困層や低技能労働者に影響を与える可能性があります。[ 177 ]
気候変動と農業は地球規模で相互に関連しています。気候変動は、平均気温、降水量、異常気象（暴風雨や熱波など）の変化、害虫や病気の変化、大気中の二酸化炭素と地表オゾン濃度の変化、一部の食品の栄養価の変化[ 178 ] 、海面水位の変化[ 179 ]を通じて農業に影響を与えます。地球温暖化はすでに農業に影響を与えており、その影響は世界中で不均等に分布しています[ 180 ] 。
気候変動に関する政府間パネルは、2022年の報告書で、人為的な温暖化が過去50年間、中緯度および低緯度地域で農業生産性の伸びを鈍化させてきたことを説明しています。[ 181 ]メタン排出は、気温と地表オゾン濃度の上昇により、作物の収量に悪影響を与えています。[ 181 ]温暖化は、作物や牧草地の質、収穫の安定性にも悪影響を与えています。[ 181 ]海洋温暖化は、一部の野生魚の持続可能な収量を減少させており、海洋酸性化と温暖化はすでに養殖水産種に影響を与えています。[ 181 ]気候変動は、貧困層などの脆弱なグループにとって、食料不安のリスクを高める可能性が高いです。[ 182 ]
国連食糧農業機関（FAO）の推計によると、増加する世界人口の需要を満たすためには、農業は2012年に生産した量と比較して、2050年までに食料、飼料、繊維を約50％多く生産する必要がある。このような目標を達成すると、すでに逼迫している世界の水、土地、土壌資源にさらなる圧力がかかることになる。多くの地域で、持続不可能な天然資源管理慣行、都市の拡大、食料、水、エネルギー、バイオマテリアルに対する需要の増加、資源へのアクセスと管理における根強い社会的不平等とジェンダー不平等により、食料安全保障と農業食料システムが危険にさらされている。[ 106 ]
人類は文明の始まり以来、何千年にもわたって作物の改良を行ってきた。育種によって作物を改良すると、植物の遺伝子構成が変化し、例えば果実や種子が大きくなったり、干ばつに強くなったり、害虫に強くなったりと、人間にとってより有益な特性を持つ作物が開発される。遺伝学者グレゴール・メンデルの研究以降、植物育種は大きく進歩した。優性対立遺伝子と劣性対立遺伝子に関する彼の研究は、当初は50年近くほとんど無視されていたものの、植物育種家が遺伝学と育種技術をより深く理解する上で役立った。作物育種には、望ましい形質を持つ植物の選抜、自家受粉と他家受粉、生物を遺伝的に改変する分子技術などの技術が含まれる。[ 183 ]
植物の栽培化は、数世紀にわたり、収穫量の増加、病害抵抗性および干ばつ耐性の向上、収穫の容易化、作物の味と栄養価の向上をもたらしました。慎重な選抜と育種は、作物の特性に大きな影響を与えてきました。1920年代と1930年代の植物の選抜と育種は、ニュージーランドの牧草（イネ科植物とクローバー）を改良しました。1950年代の広範なX線および紫外線誘発突然変異誘発の取り組み（すなわち、原始的な遺伝子工学）により、小麦、トウモロコシ、大麦などの現代の商業用穀物品種が生み出されました。[ 184 ] [ 185 ]
緑の革命は、従来の交配技術を用いて「高収量品種」を作り出すことで収量を大幅に増加させることを普及させた。例えば、米国のトウモロコシの平均収量は、1900年の1ヘクタールあたり約2.5トン（1エーカーあたり40ブッシェル）から、2001年には約9.4トン（1エーカーあたり150ブッシェル）に増加した。同様に、世界の小麦の平均収量は、1900年の1ヘクタールあたり1トン未満から、1990年には2.5トン以上に増加した。南米の小麦の平均収量は約2トン/ヘクタール、アフリカは1トン/ヘクタール未満、エジプトとアラビアは灌漑により3.5～4トン/ヘクタールに達する。これに対し、フランスなどの国では小麦の平均収量は8トン/ヘクタールを超えている。収量の変動は主に気候、遺伝、集約農業技術（肥料の使用、化学害虫防除、倒伏を防ぐための生育制御）のレベルの違いによるものです。[ 186 ] [ 187 ] [ 188 ]
農業におけるイノベーションへの投資は長期にわたる。これは、研究が商業化され、技術が複数の地域のニーズに合わせて調整され、農家の畑で採用され植えられる前に国のガイドラインを満たすまでには時間がかかるためである。例えば、ハイブリッドトウモロコシ技術が導入されてから広く採用されるまでには少なくとも60年かかった。[ 189 ] [ 190 ]
ある地域の特定の農業生態学的条件に合わせて開発された農業イノベーションは、異なる農業生態学的条件を持つ別の地域に容易に移転して使用できるものではありません。むしろ、そのイノベーションは、その地域の特定の条件に適応させ、その地域の生物多様性と環境要件およびガイドラインを尊重する必要があります。このような適応の例としては、国際植物新品種保護連合（UPOV）が管理する植物品種保護制度の下で保護されている植物品種の数が着実に増加していることが挙げられます。[ 189 ]
遺伝子組み換え生物（GMO）は、遺伝子工学技術（一般に組換えDNA技術として知られる）によって遺伝物質が改変された生物です。遺伝子工学は、新しい作物の望ましい生殖細胞系列を作成するために育種家が使用できる遺伝子を拡大しました。耐久性の向上、栄養価、昆虫やウイルスへの抵抗性、除草剤耐性などは、遺伝子工学によって作物に導入された特性の一部です。[ 191 ]一部の人にとって、GMO作物は食品の安全性と食品表示に関する懸念を引き起こします。多くの国が、GMO食品や作物の生産、輸入、使用に制限を設けています。[ 192 ]国際条約であるバイオセーフティ議定書は、GMOの取引を規制しています。GMOから作られた食品の表示については議論が続いており、EUは1997年からGMO食品の表示要件を設けています。[ 193 ] [ 194 ] 2022年現在、米国もGMO成分を含む食品の表示を義務付けています。[ 195 ] [ 196 ]
除草剤耐性種子には、グリホサートを含む除草剤への曝露に耐えられる遺伝子がゲノムに組み込まれています。これらの種子により、農家は除草剤を散布して雑草を防除しても耐性作物に害を与えない作物を栽培できます。除草剤耐性作物は世界中の農家によって使用されています。[ 197 ]除草剤耐性作物の使用が増加するにつれて、グリホサート系除草剤の散布も増加しています。一部の地域ではグリホサート耐性雑草が発生し、農家は他の除草剤に切り替えています。[ 198 ] [ 199 ]また、いくつかの研究では、グリホサートの広範な使用が一部の作物の鉄欠乏症と関連付けられており、これは作物生産と栄養品質の両方の問題であり、経済的および健康上の潜在的な影響があります。[ 200 ]
栽培者が使用するその他の遺伝子組み換え作物には、昆虫に特異的な毒素を生成する土壌細菌バチルス・チューリンゲンシス（Bt）の遺伝子を持つ害虫抵抗性作物があります。これらの作物は昆虫による被害に抵抗します。 [ 201 ]従来型の育種方法によって同様またはそれ以上の害虫抵抗性形質を獲得できると考える人もおり、野生種との交雑または交配によってさまざまな害虫に対する抵抗性を獲得できます。場合によっては、野生種が抵抗性形質の主要な供給源となります。少なくとも19の病気に対する抵抗性を獲得したトマトの栽培品種の中には、トマトの野生集団との交配によって獲得したものもあります。[ 202 ]
農業は、生物多様性の喪失、砂漠化、土壌劣化、気候変動など、環境悪化の原因であると同時に、環境悪化の影響を受けやすく、作物の収穫量の減少を引き起こします。[ 203 ]農業は、特に生息地の変化、気候変動、水の使用、有害物質の排出など、環境への圧力の最も重要な要因の 1 つです。農業は、殺虫剤、特に綿花に使用されるものを含め、環境に放出される毒素の主な発生源です。 [ 204 ] [ 205 ] 2011 年の UNEP グリーン経済レポートでは、農業活動が人為的な世界の温室効果ガス排出量の約 13 パーセントを生成したと述べています。これには、無機肥料、農薬、除草剤の使用によるガス、および化石燃料エネルギー投入によるガスが含まれます。[ 206 ]
農業は、農薬による自然への被害（特に除草剤や殺虫剤）、栄養分の流出、過剰な水の使用、自然環境の喪失などの影響を通じて、社会に複数の外部コストを課しています。2000年に英国で行われた農業の評価では、1996年の外部コスト総額は23億4300 万ポンド、1ヘクタールあたり208ポンドと算出されました。[ 207 ] 2005年に米国で行われたこれらのコストの分析では、耕作地は約50億ドルから160 億ドル（1ヘクタールあたり30ドルから96ドル）のコストを課し、畜産は7億1400 万ドルのコストを課していると結論付けられました。[ 208 ]財政的影響のみに焦点を当てたこれらの研究はいずれも、外部コストを内部化するためにもっと多くのことを行うべきだと結論付けています。どちらの研究も補助金を分析に含めていませんが、補助金も社会に対する農業のコストに影響を与えることを指摘しています。[ 207 ] [ 208 ]
農業は収量を増やし、コストを削減することを目指しており、生物多様性を非常に低いレベルまで減少させるような手段を用いることが多い。収量は、肥料などの投入物や、病原体、捕食者、雑草などの競合生物の除去によって増加する。コストは、畑を大きくするなど、農場の規模を拡大することによって減少する。これは、生垣、溝、その他の生息地の除去を意味する。農薬は昆虫、植物、菌類を殺す。収穫、取り扱い、貯蔵中の不適切な生産慣行によって引き起こされる農場での損失によって、実質収量は減少する。[ 209 ]
気候変動の環境への影響は、通常その地域を襲わない害虫や病気に関する研究が不可欠であることを示している。2021年、農家はフランスのシャンパーニュ地方で小麦の茎さび病を発見した。この病気は、それまで20～30年間モロッコでのみ発生していた。気候変動のため、以前は冬に死滅していた昆虫が生き残り、増殖している。[ 210 ] [ 211 ]
国連高官のヘニング・シュタインフェルド氏は、「畜産は、今日の最も深刻な環境問題に最も大きく寄与しているものの1つである」と述べた。[ 212 ]畜産は、農業に使用されている土地全体の70%、つまり地球の陸地面積の30%を占めている。畜産は温室効果ガスの最大の発生源の1つであり、 CO2換算で世界の温室効果ガス排出量の18%を占めている。これに対し、輸送全体ではCO2の13.5%を排出している。（この比較は後にリンゴとオレンジの類推であることが判明した。[ 213 ]）畜産は、人間活動に関連する亜酸化窒素（ CO2の296倍の地球温暖化係数を持つ）の65%、人間活動によるメタン（ CO2の23倍の温暖化効果を持つ）の37%を生成している。また、アンモニア排出量の64%も発生させている。家畜の拡大は森林破壊の主要因として挙げられており、アマゾン盆地では、かつて森林だった地域の70%が現在牧草地として利用され、残りは飼料作物に使われている。[ 214 ]家畜は森林破壊と土地劣化を通じて生物多様性の減少も引き起こしている。よく知られている現象としては、放牧地での過放牧によって引き起こされる木本植物の侵入がある。[ 215 ]さらに、国連環境計画（UNEP）は、「現在の慣行と消費パターンでは、世界の家畜からのメタン排出量は2030年までに60%増加すると予測される」と述べている。[ 206 ]
土地の変容、つまり財やサービスを生産するための土地の利用は、人間が地球の生態系を変える最も大きな方法であり、生物多様性の損失を引き起こす原動力です。人間によって変容された土地の量は、39～50%と推定されています。[ 216 ]世界の土地の24%が土地劣化を経験していると推定されており、これは生態系の機能と生産性の長期的な低下であり、農地が不均衡に影響を受けています。[ 217 ]土地管理は劣化の原動力であり、15億人が劣化している土地に依存しています。劣化は、森林破壊、砂漠化、土壌侵食、鉱物枯渇、酸性化、塩類化 によって起こる可能性があります。[ 148 ] 2021年の世界の農地面積は47億9000万ヘクタール（ha）で、2000年と比較して2%減の0.09億haでした。2000年から2021年の間に、農地の約3分の2は恒久的な牧草地と放牧地（2021年には32億1000万ha）に使用され、これは5%減（0.17億ha）でした。農地全体の3分の1は耕作地（2021年には15億8000万ha）で、これは6%増（0.09億ha）でした。[ 110 ]米国では、農地全体の利用は56%と推定されており、[ 218 ]放牧を含めると、畜産は農地の約80%を占めています。[ 219 ]
富栄養化とは、水生生態系における過剰な栄養塩の蓄積であり、藻類の異常繁殖や無酸素状態を引き起こし、魚の大量死や生物多様性の喪失につながり、飲料水やその他の工業用水として不適な水質となる。農地への過剰な施肥や堆肥の施用、および家畜の飼育密度の高さは、農地からの栄養塩（主に窒素とリン）の流出と浸出を引き起こす。これらの栄養塩は、水生生態系の富栄養化や地下水汚染に寄与する主要な非点源汚染物質であり、人体に有害な影響を及ぼす。[ 220 ]肥料はまた、光をめぐる競争を激化させることで陸上生物の多様性を低下させ、添加された栄養塩から利益を得られる種を優遇する。[ 221 ]
農業は、淡水需要の増加と、天水農業地帯の畑や牧草地における降水異常（干ばつ、洪水、極端な降雨や気象現象）に同時に直面している。[ 166 ]淡水資源の取水量の70%は農業によるものであり、[ 222 ] [ 223 ]現在の世界の灌漑用水使用量の約41%は、環境流量要件を犠牲にして行われていると推定されている。[ 166 ]米国では、農業が総水消費量の約80%を占め、畜産が農業消費量の半分（約40%）を占めている。[ 224 ]中国北部、ガンジス川上流、米国西部など、さまざまな地域の帯水層が枯渇していることは以前から知られており、新たな研究では、これらの問題がイラン、メキシコ、サウジアラビアの帯水層にも及んでいることが明らかになっている。[ 225 ]産業や都市部による水資源への圧力が高まっており、水不足が深刻化し、農業は減少する水資源で世界人口の増加に対応するため、より多くの食料を生産するという課題に直面している。[ 226 ]過去数十年間で産業用水の取水量は減少しており、2010 年以降は都市用水の取水量はわずかに増加しただけであるが、農業用水の取水量はますます速いペースで増加し続けている。[ 166 ]農業用水の使用は、灌漑が不適切に行われると、自然湿地の破壊、水系感染症の蔓延、塩害や湛水による土地の劣化など、重大な環境問題を引き起こす可能性もある。[ 227 ]
1950年以降、世界中で農薬の使用量は年間250万ショートトンに増加しているが、害虫による作物の損失は比較的横ばいのままである。 [ 228 ]世界保健機関は1992年に、年間300万件の農薬中毒が発生し、22万人が死亡していると推定した。[ 229 ]農薬は害虫集団における農薬耐性を選択的に促進し、害虫の耐性によって新たな農薬の開発が必要となる「農薬トレッドミル」と呼ばれる状況につながる。[ 230 ]
別の議論としては、「環境を守り」飢饉を防ぐ方法は、農薬の使用と集約的な高収量農業を行うことだというものがあり、これは、Center for Global Food Issues の Web サイトの見出しにある「1 エーカーあたりの収穫量を増やすことで、自然のための土地が増える」という引用文に象徴されています。[ 231 ] [ 232 ]しかし、批判者たちは、環境と食料の必要性の間のトレードオフは避けられないものではなく、[ 233 ]農薬は輪作などの優れた農法に取って代わる可能性があると主張しています。 [ 230 ]プッシュプル農業害虫管理技術は、間作、植物の香りを利用して害虫を作物から遠ざける（プッシュ）、害虫を駆除できる場所に誘い込む（プル）ことを含みます。[ 234 ]
農業は、温室効果ガスの排出や、森林などの非農業用地を農地に転換することによって、気候変動に寄与している。 [ 235 ]農業、林業、土地利用部門は、世界の温室効果ガス排出量の13%から21%を占めている。[ 236 ]亜酸化窒素とメタンの排出は、農業からの温室効果ガス排出量全体の半分以上を占めている。[ 237 ]畜産業は、温室効果ガス排出の主要な発生源である。[ 238 ]
世界の食料生産による温室効果ガス排出量の約57%は動物性食品の生産によるもので、植物性食品は29%、残りの14%はその他の用途によるものです。[ 239 ]農地管理と土地利用の変化は総排出量の大部分を占めており（それぞれ38%と29%）、米と牛肉は植物性および動物性食品の中で最も排出量の多い商品でした（それぞれ12%と25%）。[ 239 ]南アジア、東南アジア、南米は生産ベースの温室効果ガスの最大の排出国でした。[ 239 ]
気候変動は、気温が1.5度上昇した時点で既に作物の大部分を危険にさらしている。北米、ヨーロッパ、中央アジアでは、このレベルの温暖化では危険にさらされる作物の割合は比較的小さいが、例えば中東および北アフリカ地域では、耕作地の約50%が危険にさらされている。気温がさらに上昇すると、すべての地域でリスクが増加するが、その程度は地域によって異なる。世界的に見ると、温暖化が1.5度を超えると、主要な作物グループすべてにおいて、安全な気候帯の耕作地面積は減少する。[ 240 ] [ 241 ]
現在の農業手法は、水資源の過剰利用、高レベルの浸食、土壌肥沃度の低下を招いています。現在の手法で農業を続けるには水が不足しているため、作物の収穫量を増やすために水、土地、生態系資源をどのように利用しているかを再考する必要があります。解決策としては、生態系に価値を与え、環境と生計のトレードオフを認識し、さまざまな利用者と利害関係者の権利のバランスを取ることが考えられます。[ 242 ]このような措置が採用された際に生じる不公平、例えば、貧しい地域から豊かな地域への水の再配分、より生産性の高い農地を作るための土地の開墾、漁業権を制限する湿地システムの保全などに対処する必要があります。[ 243 ]
技術の進歩は、農家がより持続可能な農業を行うためのツールやリソースを提供するのに役立ちます。[ 244 ]技術は、侵食による土地の損失を防ぎ、水質汚染を減らし、炭素隔離を強化する農業プロセスである保全耕作などの革新を可能にします。[ 245 ]
農業の自動化は、気候変動に伴う課題の一部に対処するのに役立ち、適応努力を促進することができます。[ 164 ]例えば、デジタル自動化技術（精密農業など）の適用は、農業生産者にとってますます制約が厳しくなっている状況下で、資源利用効率を向上させることができます。[ 164 ]さらに、センシングと早期警報に適用すると、加速する気候変動に伴う気象条件の不確実性と予測不可能性に対処するのに役立ちます。[ 164 ]
その他の持続可能な慣行としては、保全型農業、アグロフォレストリー、放牧の改善、草地転換の回避、バイオ炭などが挙げられる。[ 246 ] [ 247 ]米国の現在の単作農業慣行では、土壌炭素隔離などの負の排出目標が政策にならない限り、一年生作物に牧草や干し草を組み込んだ2～3回の輪作などの持続可能な慣行の普及は妨げられる。[ 248 ]
現在の気候変動予測に基づくと、地球の将来人口の食料需要は、農業方法の改善、農地の拡大、および持続可能性を重視する消費者の意識によって満たすことができる。[ 249 ]
1940年代以降、農業生産性は、エネルギー集約型の機械化、肥料、農薬の使用増加により劇的に向上しました。このエネルギー投入の大部分は化石燃料源から来ています。[ 250 ] 1960年代から1980年代にかけて、緑の革命は世界中の農業を変革し、世界の穀物生産量は大幅に増加しました（地域によって小麦は70%から390%、米は60%から150%増加）[ 251 ] 。これは世界人口が倍増したことによるものです。石油化学製品への過度の依存により、石油不足がコスト増と農業生産量の減少につながるのではないかという懸念が生じています。[ 252 ]
工業化された農業は、農場での直接消費と農場で使用される投入物の製造という2つの基本的な方法で化石燃料に依存しています。直接消費には、農業用車両や機械を稼働させるための潤滑油や燃料の使用が含まれます。[ 252 ]
間接消費には、肥料、農薬、農業機械の製造が含まれます。[ 252 ]特に、窒素肥料の生産は、農業エネルギー使用量の半分以上を占める可能性があります。[ 253 ]米国の農場による直接消費と間接消費を合わせると、国のエネルギー使用量の約2%を占めます。米国の農場による直接および間接エネルギー消費は1979年にピークに達し、その後徐々に減少しています。[ 252 ]食品システムには、農業だけでなく、農場外での食品および食品関連品の加工、包装、輸送、マーケティング、消費、廃棄も含まれます。農業は、米国の食品システムのエネルギー使用量の5分の1未満を占めています。[ 254 ] [ 255 ]
プラスチック製品は、作物の収量増加や水と農薬の使用効率向上など、農業において幅広く使用されています。「農業用プラスチック」製品には、温室やトンネルを覆うフィルム、土壌を覆うマルチ（雑草抑制、保水、土壌温度上昇、肥料散布促進など）、遮光布、農薬容器、育苗トレイ、保護メッシュ、灌漑チューブなどがあります。これらの製品に最も一般的に使用されているポリマーは、低密度ポリエチレン（LPDE）、線状低密度ポリエチレン（LLDPE）、ポリプロピレン（PP）、ポリ塩化ビニル（PVC）です。[ 256 ]
農業で使用されるプラスチックの総量を定量化することは困難です。2012年の調査では、 世界中で年間約650万トンが消費されていると報告されていますが、その後の調査では、2015年の世界的な需要は730 万トンから900万トンの間であると推定されています。プラスチックマルチの広範な使用と体系的な収集と管理の欠如により、大量のマルチ残渣が発生しています。風化と劣化により、マルチは最終的に断片化します。これらの断片とより大きなプラスチック片が土壌に蓄積します。マルチの使用が10年以上前から行われている地域では、表土中のマルチ残渣が1ヘクタールあたり50～260kgのレベルで測定されており、マルチングがマイクロプラスチックとマクロプラスチックの両方の土壌汚染 の主要な原因であることが確認されています。[ 256 ]
農業用プラスチック、特にプラスチックフィルムは、汚染レベルが高い（農薬、肥料、土壌や残骸、湿った植物、サイレージジュース水、紫外線安定剤などで重量比で最大40～50%汚染されている）ことや回収が困難なため、リサイクルが容易ではありません。そのため、多くの場合、畑や水路に埋められたり放置されたり、焼却されたりしています。こうした廃棄方法は土壌劣化を招き、降雨による流出や潮汐による洗浄の結果、土壌汚染やマイクロプラスチックの海洋環境への流出を引き起こす可能性があります。さらに、残留プラスチックフィルムに含まれる添加剤（紫外線安定剤や熱安定剤など）は、作物の生育、土壌構造、養分輸送、塩分濃度に悪影響を及ぼす可能性があります。プラスチックマルチは土壌の質を低下させ、土壌有機物蓄積量を減少させ、土壌の撥水性を高め、温室効果ガスを排出するリスクがあります。農業用プラスチックの破砕によって放出されたマイクロプラスチックは、食物連鎖を伝わる可能性のある汚染物質を吸収・濃縮する可能性がある。[ 256 ]
農業経済学は、「（農業）財およびサービスの生産、流通、消費」に関連する経済学である。[ 258 ]農業生産とマーケティングおよびビジネスの一般理論を組み合わせた学問分野は1800年代後半に始まり、20世紀を通じて大きく成長した。[ 259 ]農業経済学の研究は比較的新しいが、農業における主要なトレンドは、南北戦争後の米国南部における小作農と分益小作制度[ 260 ]からヨーロッパの封建制荘園制度[ 261 ]に至るまで、歴史を通じて国内外の経済に大きな影響を与えてきた。米国およびその他の地域では、食品加工、流通、および農業マーケティングに起因する食料コスト（バリューチェーンと呼ばれることもある）が上昇する一方で、農業に起因するコストは低下している。これは、農業の効率性の向上と、サプライチェーンによって提供される付加価値のレベルの向上（より高度に加工された製品など）に関連している。この分野でも市場集中度が高まっており、市場集中度の増加による全体的な効果は効率性の向上である可能性が高いものの、この変化は生産者（農家）と消費者の経済的余剰を再分配し、農村地域に悪影響を及ぼす可能性がある。[ 262 ]
課税、補助金、関税などの国家政府の政策は、農産物の経済市場を大きく変える可能性がある。[ 263 ]少なくとも1960年代以降、貿易制限、為替レート政策、補助金の組み合わせが、発展途上国と先進国の両方の農家に影響を与えてきた。1980年代には、発展途上国の補助金を受けていない農家は、農産物の世界価格を人為的に低くする国家政策によって悪影響を受けた。1980年代半ばから2000年代初頭にかけて、いくつかの国際協定が農業関税、補助金、その他の貿易制限を制限した。[ 264 ]
しかし、2009年時点では世界の農産物価格には、依然として政策による歪みが相当量存在していた。貿易の歪みが最も大きかった農産物は砂糖、牛乳、米の3品目で、これは主に課税によるものであった。油糧種子の中ではゴマが最も課税が高かったが、全体として飼料穀物と油糧種子の課税水準は畜産物よりもはるかに低かった。1980年代以降、世界的な農業政策改革により、政策による歪みは作物よりも畜産物でより大きく減少した。[ 263 ]この進歩にもかかわらず、綿花などの特定の作物は、先進国で補助金を受けており、世界価格が人為的に引き下げられ、補助金を受けていない農家を抱える発展途上国で苦境に陥っている。[ 265 ]トウモロコシ、大豆、牛などの未加工商品は、一般的に品質を示すために等級付けされ、生産者が受け取る価格に影響を与える。商品は一般的に、体積、個数、重量などの生産量で報告される。[ 266 ]
農業科学は、農業の実践と理解に用いられる精密科学、自然科学、経済科学、社会科学の分野を包含する、生物学の幅広い学際的分野です。農学、植物育種と遺伝学、植物病理学、作物モデル、土壌科学、昆虫学、生産技術と改良、害虫とその管理の研究、土壌劣化、廃棄物管理、生物修復などの環境への悪影響の研究といったトピックを扱います。[ 267 ] [ 268 ]
農業の科学的研究は、18 世紀にヨハン・フリードリヒ・マイヤーが石膏（水和硫酸カルシウム）を肥料として使用する実験を行ったことから始まった。 [ 269 ] 1843 年にジョン・ローズとヘンリー・ギルバートがイギリスのロザムステッド研究所で一連の長期農学フィールド実験を開始したことで、研究はより体系的になった。パークグラス実験など、その一部は現在も継続されている。[ 270 ] [ 271 ]アメリカでは、1887 年のハッチ法が、農家の肥料への関心に後押しされ、初めて「農業科学」と呼んだ分野に資金を提供した。[ 272 ]農業昆虫学では、USDA が 1881 年に生物的防除の研究を開始した。 1905年に最初の大規模なプログラムを開始し、ヨーロッパと日本でスポンジガとチャドクガの天敵を探し、米国に寄生蜂（単独性ハチなど）と両害虫の捕食者を定着させた。 [ 273 ] [ 274 ] [ 275 ]
農業政策とは、国内農業および外国農産物の輸入に関する政府の決定と行動の集合体である。政府は通常、国内農産物市場で特定の成果を達成することを目標として農業政策を実施する。包括的なテーマには、リスク管理と調整（気候変動、食品安全、自然災害に関連する政策を含む）、経済安定（税制に関連する政策を含む）、天然資源と環境の持続可能性（特に水政策）、研究開発、国内産品の市場アクセス（国際機関との関係や他国との協定を含む）などがある。[ 277 ]農業政策は、食品の品質、食料供給が一貫した既知の品質であることの確保、食料安全保障、食料供給が国民のニーズを満たすことの確保、および保全にも及ぶことがある。政策プログラムは、補助金などの財政プログラムから、生産者が自主的な品質保証プログラムに参加することを奨励することまで多岐にわたる。[ 278 ]
2021年の報告書によると、世界の農業生産者への支援は年間約5400億米ドルに達している。[ 279 ]これは農業生産総額の15%に相当し、非効率性につながる措置に大きく偏っており、環境や人間の健康に不均等に分配され、有害である。[ 279 ]畜産における作物の使用は、非効率性の1つの形態である。畜産で1キロカロリーまたは1グラムのタンパク質を生産するために必要な土地使用量は、植物由来の代替品の50～100倍と推定されている。さらに、家畜が大きくなるほど、エネルギー効率（動物が消費するキロカロリーに対する得られるキロカロリー）は低くなる。例えば、牛肉のエネルギー効率は2%と推定されている。[ 280 ]
農業政策の策定には、消費者、アグリビジネス、業界ロビー、その他の団体など、多くの影響要因がある。アグリビジネスの利害関係者は、ロビー活動や選挙献金という形で、政策決定に大きな影響力を持っている。環境問題に関心のある団体や労働組合などの政治活動団体も影響力を行使しており、個々の農産物を代表するロビー団体も同様である。[ 281 ]国連食糧農業機関（FAO）は、飢餓撲滅のための国際的な取り組みを主導し、世界の農業規制や協定の交渉の場を提供している。FAOの動物生産・健康部門のディレクターであるサミュエル・ユッツィ氏は、大企業のロビー活動によって、人間の健康と環境を改善する改革が阻止されてきたと述べている。例えば、2010年に提案された、畜産業向けの自主的な行動規範は、健康基準の改善や、土地面積が長期的な損害を与えることなく支えることができる動物の数などの環境規制の改善を促すインセンティブとなるはずだったが、大手食品会社の圧力により否決された。[ 282 ]
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