الزراعة المستدامة هي ممارسة الزراعة باستخدام مبادئ علم البيئة، وهو دراسة العلاقات بين الكائنات الحية وبيئاتها. وتُعرف بأنها "نظام متكامل من الممارسات الإنتاجية النباتية والحيوانية التي لها تطبيقات ميدانية خاصة تستمر على مدار فترة طويلة:

<!--تلبية الاحتياجات الإنسانية من الغذاء والكساء

<!--تحسين نوعية البيئة وقاعدة الموارد الطبيعية التي يعتمد عليها الاقتصاد الزراعي

<!--تحقيق الاستخدام الأمثل لـ الطاقة غير المتجددة والموارد الموجودة في الحقول وتحقيق التكامل بين أساليب المكافحة الأحيائية والدورات الأحيائية الطبيعية، كلما أمكن

<!--الحفاظ على قابلية اقتصاد الحقول للاستمرار

<!--تحسين نوعية حياة المزارعين والمجتمع ككل

يمكن فهم الاستدامة على أنها نهج النظام البيئي في التعامل مع الزراعة ومن بين الممارسات التي من الممكن أن تتسبب في إلحاق ضرر طويل الأجل بالتربة الحراثة المفرطة (مما يؤدي إلى التعرية) والري دون وجود التصريف الكافي (مما يؤدي إلى ملوحة التربة). وقد وفرت التجارب طويلة الأجل بعضًا من أفضل البيانات حول الكيفية التي تؤثر بها الممارسات المختلفة على خصائص التربة الضرورية لتحقيق الاستدامة.

وأهم العوامل اللازم توافرها لكل موقع على حدة هي الشمس والهواء والتربة والمياه. ومن بين هذه العوامل الأربعة، تكون المياه ونوعية التربة وكميتها هي الأكثر عُرضة للتدخل البشري عبر الزمن ومن خلال العمالة.

على الرغم من توفر الهواء وأشعة الشمس في كل مكان على كوكب الأرض، إلا أن المحاصيل تعتمد أيضًا على العناصر المغذية للتربة وتوفر المياه. فعندما يقوم المزارعون بزراعة المحاصيل وحصادها، فإنهم يزيلون بعضًا من العناصر المغذية للتربة. وإذا لم يتم تجديد التربة، فستعاني الأرض من استنزاف العناصر المغذية بها وتصبح إما غير مستخدمة أو تعاني من انخفاض غلة المحصول. وتعتمد الزراعة المستدامة على تجديد التربة مع تقليل استخدام موارد الطاقة غير المتجددة مثل الغاز الطبيعي (الذي يُستخدم في تحويل النيتروجين الجوي إلى أسمدة مصنعة) أو الخامات المعدنية (على سبيل المثال، الفوسفات). وتشمل المصادر المحتملة للنيتروجين التي ستكون متوفرة من حيث المبدأ بصورة غير محدودة ما يلي:

إعادة تدوير نفايات المحاصيل وفضلات الماشية أو الفضلات البشرية، أو

زراعة محاصيل البقول والعلف مثل الفول السوداني أو البرسيم الحجازي والتي تكون أشكالاً من التعايش مع بكتيريا تثبيت النيتروجين التي يُطلق عليهاالمُستجذرة، أو

الإنتاج الصناعي للنيتروجين من خلال عملية هابر يستخدم الهيدروجين الذي يُستخرج حاليًا من الغاز الطبيعي، (إلا أنه يمكن الحصول على هذا الهيدروجين بدلاً من ذلك من خلال التحليل الكهربائي للمياه باستخدام الكهرباء (التي يمكن توليدها من الخلايا الشمسية أو طواحين الهواء))، أو

هندسة المحاصيل (غير البقولية) وراثيًا لتكوين أشكال من التعايش مع بكتيريا تثبيت النيتروجين أو تثبيت النيتروجين دون متكافلات جرثومية.

تم اقتراح الخيار الأخير في السبعينيات من القرن العشرين، إلا أنه لم يصبح قابلاً للتطبيق إلا مؤخرًا. والخيارات المستدامة لاستبدال مدخلات العناصر المغذية الأخرى (الفسفور والبوتاسيوم وما إلى ذلك) محدودة بشكل أكبر.

ومن بين الخيارات الأكثر واقعية والتي غالبًا ما يتم إغفالها تطبيق الدورة الزراعية طويلة الأجل، والعودة إلى الدورات الطبيعية التي تغمر الأراضي المزروعة سنويًا (مما يعيد العناصر المغذية المفقودة بصورة غير محدودة) مثل الاستخدام طويل الأجل لـ الفحم النباتي، واستخدام سلالات المحاصيل والماشية المتكيفة مع الظروف غير المثالية مثل الآفات والجفاف ونقص العناصر المغذية.

ويمكن زراعة المحاصيل التي تتطلب مستويات عالية من العناصر المغذية للتربة بطريقة أكثر استدامة إذا تم الالتزام بممارسات معينة لإدارة الأسمدة.

المياه

يتوفر في بعض المناطق الأمطار الكافية لنمو المحاصيل، ولكن هناك الكثير من المناطق الأخرى التي تتطلب الري. ولكي تصبح أنظمة الري مستدامة، فإنها تتطلب إدارة سليمة (لتجنب ملوحة التربة) وتجنب استخدام كميات من المياه الموجودة في المصادر أكبر من الكميات التي تتجدد طبيعيًا، وإلا ستصبح مصادر المياه فعليًا من الموارد غير المتجددة. وقد أدت التحسينات التي أُدخلت على تقنية حفر آبار المياه والمضخات المغمورة فضلاً عن تطوير الإرواء بالتنقيط والمحاور ذات الضغط المنخفض إلى إتاحة إمكانية تحقيق إنتاجية عالية من المحاصيل بصورة منتظمة في المناطق التي كانت تعتمد على سقوط الأمطار وحدها فيما سبق وبالتالي كان تحقيق هذا المستوى من النجاح فيها أمرًا لا يمكن التنبؤ به.

يجب اتخاذ العديد من الخطوات لتطوير أنظمة الزراعة المقاومة للجفاف حتى في السنوات "العادية"، ويشمل ذلك كلاً من السياسة والإجراءات الإدارية، وهذه الخطوات هي

: 1) تحسين إجراءات حفظ المياه وتخزينها،

 2) تقديم حوافز لتشجيع اختيار أنواع من المحاصيل تتحمل الجفاف،

 3) استخدام أنظمة ري صغيرة الحجم،

 4) إدارة المحاصيل لتقليل الفاقد من المياه،

وتتمثل مؤشرات تطوير الموارد المائية المستدامة فيما يلي:

 ¤ الموارد المائية المتجددة الداخلية. هذا هو متوسط التدفق السنوي للأنهار والمياه الجوفية الناتجة عن الترسيب الداخلي بعد التأكد من عدم حسابه مرتين. ويمثل هذا الحد الأقصى من كمية الموارد المائية التي يتم إنتاجها داخل حدود أي بلد. وهذه القيمة التي يتم التعبير عنها كمتوسط سنويًا لا تتغير بمرور الوقت (إلا في حال التغير المناخي المثبت). ويمكن التعبير عن المؤشر بثلاث وحدات مختلفة: بصورة مطلقة (كم3/سنة) وبالمم/سنة (هذا هو قياس نسبة الرطوبة في البلد) وكدالة سكانية (م3/شخص في السنة).

¤ الموارد المائية المتجددة العالمية. وهي عبارة عن مجموع الموارد المائية المتجددة الداخلية والتدفق الداخل القادم من خارج البلد. وعلى عكس الموارد الداخلية، قد تتغير هذه القيمة بمرور الوقت إذا أدى تطور ما في المنابع إلى خفض درجة توفر المياه على الحدود. ويجب أخذ المعاهدات التي تضمن الحفاظ على تدفق معين من بلد المنبع إلى بلد المصب في الاعتبار عند حساب الموارد المائية العالمية في كلا البلدين.

¤ نسبة الإعالة. وهي نسبة الموارد المائية المتجددة العالمية القادمة من خارج البلد، ويتم التعبير عنها بالنسبة المئوية. وتعبر عن مستوى اعتماد الموارد المائية بأي بلد على البلدان المجاورة.

¤ سحب المياه. في ضوء القيود المذكورة أعلاه، يمكن حساب إجمالي سحب المياه فقط بطريقة منهجية على أساس كل بلد كمقياس لاستخدام المياه. كما أن القيمة المطلقة أو القيمة لكل شخص لسحب المياه سنويًا تعطي مقياسًا للأهمية التي تشكلها المياه في اقتصاد البلد. وعند التعبير عن هذه القيمة بالنسبة المئوية من الموارد المائية، فإنها توضح درجة الضغط على الموارد المائية. وتوضح التقديرات التقريبية أنه إذا تجاوز سحب المياه ربع الموارد المائية المتجددة العالمية الموجودة في بلد ما، فيمكن اعتبار المياه عنصرًا مقيدًا للتنمية، وبشكل عكسي، يمكن أن يكون للضغط على الموارد المائية تأثير مباشر على جميع القطاعات بدءًا من الزراعة إلى البيئة ومصائد الأسماك.