Prosedur pertanian kita saat ini sangat cacat dengan inefisiensi dan taktik yang tidak berkelanjutan. Pertanian berkelanjutan adalah sebuah perjalanan, bukan tempat yang bertujuan untuk melestarikan ekosistem, mendukung keanekaragaman hayati, dan menghadapi tantangan lingkungan kita yang sensitif. Esai ini menyajikan 3 masalah yang mengerikan—kehilangan tanah, menipisnya air, dan penyediaan bahan pangan—dan mengkaji alternatif yang dapat dicapai. Saat ini, belum ada prosedur pertanian yang sepenuhnya berkelanjutan, tetapi masa depan menunjukkan peluang untuk banyak peningkatan.
Tanah merupakan hal yang sangat penting bagi kehidupan di darat. Tanah yang ideal merupakan komponen yang paling penting untuk meningkatkan hasil panen. Oleh karena itu, erosi tanah merupakan kendala penting bagi para petani di seluruh dunia. Tanah perlu diperlakukan seperti sumber daya yang tidak dapat diperbarui. Diperlukan setidaknya 100 tahun untuk membuat satu inci tanah, menurut USDA, Badan Konservasi Sumber Daya Alam. Jumlah tanah yang tidak dapat digunakan selama hidup kita tidak akan tergantikan selama beberapa generasi. Erosi menghilangkan tanah terbaik dan permukaan, yang biasanya memiliki aksi biologis tertinggi dan jumlah terbesar dari unsur-unsur alami tanah. Hal ini memicu penurunan nutrisi dan sering kali menghasilkan atmosfer yang jauh lebih tidak menguntungkan bagi perkembangan tanaman. Tanaman membutuhkan tanah ini untuk perkembangan akar, agar tidak tertiup dan terhanyut oleh iklim, serta kedalaman akar yang lebih baik untuk air, udara, dan nutrisi serta mineral. Ketika nutrisi tidak dapat membantu pertumbuhan tanaman di lokasi, tanah dapat terakumulasi dalam air dan menimbulkan banyak masalah ekologi, seperti mekarnya alga dan eutrofikasi danau.
Masalah ini sama sekali bukan hal baru, dan beberapa taktik telah diterapkan untuk mencegah erosi lebih lanjut. Undang-Undang Erosi Tanah 1935, program konservasi tanah nasional pertama, merupakan reaksi terhadap bencana erosi tanah terbesar yang pernah ada, badai debu. Undang-undang ini mengakui Layanan Konservasi Tanah, sekarang USDA-NRCS, atau Bantuan Konservasi Sumber Daya Alam, untuk membantu petani dan peternak memanfaatkan pendekatan konservasi di tanah mereka. Prosedur ini meliputi pembajakan kontur, penanaman jalur, pembuatan terasering, pertanian tanpa olah tanah, sabuk pelindung, rotasi tanaman, dan tanaman penutup tanah atau residu legum.
Karena irigasi, penggembalaan, dan taktik budidaya yang tidak berkelanjutan, air permukaan/hujan tidak lebih dari cukup untuk memenuhi kebutuhan pertanian kita. Masalah sumber air utama muncul pada tahun 1950-an, dengan diperkenalkannya pompa listrik, yang memungkinkan penggunaan air tanah untuk irigasi. Proses air minum di permukaan sebelum peningkatan dalam keseimbangan jangka panjang air yang diambil diimbangi oleh air yang disertakan, dan jumlah air dalam penyimpanan terus relatif terus menerus.
Meskipun ketergantungan pada irigasi untuk pertanian tidak mungkin hilang begitu saja, pendekatan yang lebih cerdas untuk irigasi dan konservasi air memang ada. Penguji kelembapan tanah dapat digunakan untuk mengairi lahan hanya saat tanah kering, menghindari genangan air dan mengurangi pemborosan air. Situasi, dan pendekatan irigasi pagi/sore dapat digunakan untuk meminimalkan penurunan air akibat penguapan, dan menggunakan jumlah air minum yang paling sedikit. Penarikan air dari akuifer dapat diminimalkan dengan pendekatan ini, serta memilih tanaman yang lebih baik (menanam lebih sedikit jagung, mengurangi pemborosan air), menilai ulang tanaman mana yang perlu diairi (jagung, dan tanaman intensif lainnya tidak digunakan untuk penggunaan manusia, tetapi untuk pakan ternak dan etanol), dan menghilangkan subsidi untuk tanaman yang menggunakan lebih banyak air minum (harga lebih tinggi untuk penggunaan air yang lebih tinggi). Selain itu, tanaman ini ditanam di tempat-tempat yang secara alami tidak mendukung perkembangannya. Misalnya, sebagian besar lahan jagung yang diirigasi di AS berada di empat negara bagian: Nebraska, Kansas, Texas, dan Colorado. Keempat negara bagian ini memiliki iklim dan jenis tanah yang khas. Perubahan untuk menanam tanaman di tempat yang kebutuhannya dapat dipenuhi secara alami akan mengurangi metode irigasi secara drastis.
Irigasi banjir adalah salah satu prosedur irigasi tanaman yang paling populer. Air dipompa atau dialirkan ke ladang dan dibiarkan mengalir di sepanjang tanah di antara tanaman. Pendekatan ini mendasar dan murah, dan banyak digunakan oleh masyarakat di lingkungan yang kurang dirancang serta di AS. Namun, ini tidak efektif atau berkelanjutan karena sekitar setengah dari air yang digunakan tidak sampai ke tanaman.
Pemborosan air minum dapat diminimalkan dengan meratakan lahan. Irigasi banjir menggunakan gravitasi untuk mengangkut air, sehingga air minum mengalir deras ke daerah di bawah dan tidak menangani bidang secara merata. Dengan meratakan bidang, air akan siap mengalir secara merata ke seluruh lahan. Pemborosan juga dapat dikurangi dengan banjir gelombang. Ini adalah jenis irigasi banjir yang lebih sedikit standar pada umumnya, air hanya dilepaskan ke bidang, tetapi banjir gelombang melepaskan air pada interval yang telah diatur sebelumnya, sehingga mengurangi limpasan yang tidak diinginkan. Terakhir, penangkapan dan penggunaan kembali limpasan akan meningkatkan kinerja. Volume besar air irigasi banjir terbuang terutama karena mengalir dari tepi dan belakang lahan. Limpasan air dapat ditampung di kolam dan dipompa kembali ke lahan, yang kemudian digunakan kembali untuk siklus irigasi berikutnya.
Irigasi tetes dikenal sebagai strategi irigasi yang paling efektif dalam penggunaan air. Air menetes tepat di sekitar zona akar tanaman dalam gerakan menetes. Ini memerlukan pemasangan pipa yang intensif untuk memastikan bahwa semua tanaman di kebun belakang dapat dijangkau oleh irigasi, tetapi menghasilkan pemborosan air minum yang jauh lebih sedikit. Proses ini dapat diprogram untuk berjalan pada pengatur waktu, dioperasikan secara manual, atau diprogram untuk bereaksi terhadap gangguan terkini. Jika metode ini diterapkan secara efektif, Anda dapat secara bertahap mengurangi hilangnya air melalui penguapan dan limpasan, serta mengurangi pertumbuhan gulma. Irigasi tetes juga mengurangi hilangnya vitamin dan mineral dalam tanah, menurunkan pencucian ke permukaan air dan saluran air regional, dan mengurangi hilangnya air minum karena penguapan. Kerusakan tanah yang disebabkan oleh semprotan dan jenis irigasi lainnya juga berkurang.
Masalah-masalah ini diperparah oleh program penanaman baru-baru ini, banyak tanaman ditanam di daerah yang tidak mendukung, dan harus menggunakan pupuk sintetis, irigasi, dan pestisida. Upaya untuk menanam tanaman yang lebih ekonomis dan lebih ramah lingkungan adalah tanaman GMO. Tanaman yang dimodifikasi secara genetik ini telah diperdebatkan dalam debat kuliah dan disukai oleh sebagian kecil mahasiswa. Meskipun prosedur saat ini menimbulkan beberapa komplikasi, peluang masa depannya tidak dapat diabaikan. Teman-teman sekelas saya menentang teknologi tersebut karena berbagai alasan, termasuk keinginan psikologis dan estetika untuk makanan organik/murni alami, kurangnya informasi tentang hasil toksikologi makanan GMO. Mereka juga mengkritik perusahaan pertanian karena mengejar keuntungan tanpa perlu khawatir akan bahaya yang mungkin terjadi, dan pemerintah karena gagal menjalankan pengawasan regulasi yang cukup.
Toleransi terhadap kekeringan, dingin, dan salinitas yang berlebihan mungkin merupakan salah satu modifikasi paling penting untuk masa depan pertanian. Seiring dengan pertumbuhan populasi planet dan meningkatnya kebutuhan akan lahan pertanian baru, tanaman perlu dibudidayakan di lokasi yang sebelumnya tidak cocok untuk budidaya tanaman. Membuat tanaman yang dapat bertahan terhadap periode beku, kekeringan, atau kandungan garam yang tinggi dalam tanah dan air tanah akan membantu orang untuk meningkatkan hasil panen di daerah yang sebelumnya tidak ramah. Misalnya, salmon GM, yang diinfus dengan gen dari spesies ikan lain, tumbuh lebih cepat daripada salmon liar dan dapat bertahan hidup di air yang lebih dingin, sehingga memungkinkan salmon untuk berkembang biak di lingkungan baru. Meskipun demikian, saat ini tidak ada di pasaran. Modifikasi lain di luar industri adalah gen antibeku. Embun beku yang tiba-tiba dapat memusnahkan bibit yang rapuh dan merusak panen penuh. Gen antibeku dari ikan air dingin telah diperkenalkan ke tanaman seperti tembakau dan kentang. Dengan gen antibeku ini, tanaman ini mampu mentoleransi suhu dingin yang biasanya akan membunuh bibit yang tidak dimodifikasi. Inovasi teknologi ini akan memungkinkan tanaman ini tumbuh subur pada suhu dingin, di mana mereka biasanya tidak dapat berkecambah.
Secara historis, pertanian Amerika telah ditandai oleh inefisiensi dan pemborosan. Tanah telah terkuras secara besar-besaran dan ladang-ladang menjadi pucat, akuifer telah terkuras dan air minum terbuang sia-sia atau menguap, dan produksi bahan makanan menjadi tertekan untuk memenuhi permintaan populasi dunia yang terus bertambah. Untungnya, masalahnya tidak separah yang terlihat, banyak teknik konservasi diterapkan untuk membantu meremajakan tanah, inovasi teknologi baru akan membantu mengamankan sumber daya air kita yang terbatas, dan kecerdikan manusia diterapkan pada produksi makanan. Jelas, kita sedang menuju metode pertanian yang jauh lebih modern, berkelanjutan, dan produktif.