L'agriculture est une activité humaine qui modifie profondément les écosystèmes naturels afin de produire des ressources (principalement alimentaires) utiles aux humains. Elle occupe une proportion importante des surfaces de terres émergées, ce qui a des conséquences environnementales majeures. Les impacts de l'agriculture sur les sols et la biodiversité sont recensés depuis son apparition, il y a environ . À partir de 1945, l'augmentation de l'utilisation des engrais minéraux, l'apparition des pesticides organiques, le développement de l'irrigation (dans le cadre de la révolution verte, notamment) et la motorisation de l'agriculture ont fortement augmenté les impacts environnementaux de l'agricultureMinistère de l'Agriculture français et Ademe, Interactions entre agriculture et environnement ; Quels outils de diagnostic ?, actes du colloque du 2 avril 1997, Paris.. Les impacts environnementaux de l'agriculture contemporaine s'étendent au-delà des écosystèmes agricoles, et incluent la pollution des eaux et de l'air, la contribution au réchauffement climatique. La modification des pratiques agricoles a également des impacts paysagers. Les impacts environnementaux de l'élevage, notamment ses émissions de gaz à effet de serre, sont développés dans l'article Impact environnemental de l'élevage.
D'après Arnaud Gauffier, responsable du programme agriculture du WWF France, ..
Utilisation d'eau douce
L'agriculture est un secteur fortement consommateur d'eau douce. Une tonne de céréales nécessite en moyenne d'eauLester R. Brown, Éco-économie, une autre croissance est possible, écologique et durable, Seuil, 2001, ., et produire de la viande nécessite plus d'eau encore.
L'importance de la consommation en eau et des échanges de produits agricoles dans le monde a donné naissance au concept d'eau virtuelleLa documentation française - Les échanges d'eau virtuelle via les produits agricoles, 1997-2001..
L'alimentation en eau se fait de deux façons différentes : l'agriculture dite pluviale n'utilise que l'eau de pluie ; l'agriculture irriguée utilise l'eau des rivières, des lacs, et des réservoirs ou des eaux souterraines (nappes phréatiques).
En 2000, dans le monde, l'agriculture pluviale consommait d'eau par an sur une superficie de d'hectares. L'agriculture irriguée consommait d'eau par an, sur une superficie de 264 millions d'hectares. Au rythme d'extension actuel de la superficie irriguée, on atteindrait, en 2050, 331 millions d'hectares irrigués, consommant ainsi environ d'eau par an de plus qu'aujourd'hui. Or, la demande en eau complémentaire en 2050 est estimée à par an du fait des prévisions d'accroissement démographique. Le seul recours à l'irrigation ne pourra donc pas satisfaire les besoins mondiauxRevue géosciences, , septembre 2005, l'eau souterraine, .. En outre, environ 10 % de l'eau actuellement utilisée pour l'irrigation provient de sources non renouvelables (nappes fossiles)Voir section durabilité de l'irrigation dans l'article irrigation..
Selon une étude de l'université d'Utrecht, des pénuries d'eau sont donc à prévoir dans de nombreux pays, dont les trois plus grands pays producteurs de céréales au monde que sont la Chine, les États-Unis, et l'Inde, ainsi que dans des pays dont la proportion d'eau d'irrigation d'origine non renouvelable est importante : Arabie saoudite, Pakistan, Iran, Mexique, notammentYoshihide Wada, Ludovicus van Beek et Marc Bierkens, département de géographie physique de l'Université d'Utrecht (Pays-Bas), Nonsustainable groundwater sustaining irrigation: A global assessment, 25 janvier 2012, résumé disponible sur le site de Libération..
Selon la même étude, « la non-durabilité de l'usage des eaux souterraines pour l'irrigation est un problème pour les pays utilisant intensivement des eaux souterraines, mais aussi pour le monde dans son ensemble, étant donné que le commerce international introduit de fortes corrélations entre la production de nourriture dans un pays et la consommation dans un autre. »
Ces enjeux véritables sont des défis pour demain auxquels l’humanité s’efforce de répondre. Au-delà du perfectionnement des méthodes de traitements de l’eau (dessalement…), le stockage fait partie des moyens utilisés afin d’économiser l’eau (réservoirs, citerne souple).
Contribution au réchauffement climatique
Gaz à effet de serre émis par le secteur agricole
Alors que le dioxyde de carbone () est le gaz à effet de serre (GES) le plus préoccupant au niveau planétaire, l’examen de l’agriculture et des sols dans leur ensemble nécessite d’introduire les effets de deux autres GES importants : le protoxyde d'azote () et le méthane (), aux potentiels de réchauffement global (PRG) élevés. Dans ce qui suit, les émissions sont exprimées, par convention (GIEC), en « tonnes de équivalent » (CO2eq)Ministère de l'agriculture et de l'alimentation / CGAAER, « Les contributions possibles de l’agriculture et de la forêt à la lutte contre le changement climatique », p. 9, lire en ligne, consulté le 19/01/2020.
Le protoxyde d'azote est le seul véritable GES « non énergétique », son PRG est celui du CO2. Il est en principe quasiment spécifique à la mise en valeur agricole des sols, voire à la nature même des sols. Selon la comptabilisation actuelle par défaut des GES, le N2O émis serait essentiellement le reflet du niveau de la fertilisation azotée (volatilisation ammoniacale consécutive aux épandages d'engrais azotés de synthèse : urée, sulfate d'ammonium, ammonitrate), mais aussi de la minéralisation de la matière organiqueMinistère de l'agriculture et de l'alimentation / CGAAER, « Les contributions possibles de l’agriculture et de la forêt à la lutte contre le changement climatique », p. 13, lire en ligne, consulté le 19/01/2020. Une étude menée pendant cinq ans par une cinquantaine d'instituts de recherche du monde entier, sous l'égide du Global Carbon Project et de lInternational Nitrogen Initiative et publiée le 7 octobre 2020 dans la revue « Nature » réalise pour la première fois une comptabilité approfondie des émissions de protoxyde d'azote : elle évalue à 22 % l'augmentation de la concentration dans l'atmosphère du protoxyde d'azote depuis l'ère préindustrielle ; or il reste dans l'atmosphère au-delà d'une centaine d'années. L'étude estime que l'agriculture est responsable d'environ 70 % des émissions d'origine humaine de , principalement du fait des engrais azotés. Ces émissions sont passées de . (+77 %) de 1980 à 2020. Les plus gros contributeurs à la hausse des émissions de protoxyde d'azote depuis vingt ans se trouvent en Asie du Sud et de l'Est, en Afrique et en Amérique du Sud. L'Europe est la seule région au monde qui a réussi à les réduireProtoxyde d'azote, l'autre gaz à effet de serre qui menace le climat, Les Échos, 8 octobre 2020..
Le méthane () est le deuxième gaz à effet de serre qui soit largement spécifique à l'agriculture, et il a quant à lui un PRG supérieur à celui du . Il est largement lié à l'élevage (fermentation entérique des ruminants qui relâchent ce gaz lorsqu'ils éructent, et émission des effluents d'élevage stockés) ainsi qu'à la riziculture. La part non agricole est liée au traitement des biodéchets, à la fermentation anaérobie de zones humides ou inondées, ainsi qu'à certains processus industriels. Des recherches ont également montré que le rejet de méthane faisait partie du métabolisme des plantes.
Le dioxyde de carbone ou gaz carbonique () est émis par la consommation d’énergie fossile utilisée par les tracteurs et autres machines agricolesMinistère de l'agriculture et de l'alimentation / CGAAER, « Les contributions possibles de l’agriculture et de la forêt à la lutte contre le changement climatique », p. 14, lire en ligne, consulté le 19/01/2020.
Au niveau mondial Le secteur agricole contribue fortement à l'effet de serre. Selon une étude du Ministère de l'agriculture et de l'alimentation / CGAAER d'octobre 2014, le secteur de l'agriculture élargi (« AFOLU », incluant l’agriculture, la forêt, l’usage des terres et ses changements, selon les conventions de calcul du GIEC) représente un total d’émissions mondiales de gaz d’environ 10 à 12 Gt eqCO2/an, soit 24 % des émissions mondiales anthropiques de gaz à effet de serre, lesquelles sont évaluées à un total de 49 Gt CO2eq/an. Contrairement aux autres secteurs de l’économie, le secteur AFOLU a stabilisé ses émissions au cours de ces dernières années, grâce à la réduction de la déforestation et grâce aux baisses d’émissions de GES par l’agriculture dans les pays riches (ex. diminution des intrants). Sa part relative dans les émissions totales planétaires de gaz à effet de serre s'est ainsi réduite pour passer de 30,7% (GIEC 2007) à 24% (GIEC 2014)Ministère de l'agriculture et de l'alimentation / CGAAER, « Les contributions possibles de l’agriculture et de la forêt à la lutte contre le changement climatique », p. 15 lire en ligne, consulté le 19/01/2020.
La FAO publie des statistiques détaillées sur les émissions de gaz à effet de serre (méthane et oxyde nitreux) mondiales et par pays (moyennes 1990-2011 en équivalent CO2)Émissions - Agriculture, site FAOStat consulté le 24 juin 2014. : répartition par continent : Asie 42,6 % ; Amériques 25,3 % ; Europe 14,1 % ; Afrique 13,9 % ; Océanie 4,2 % ; répartition par secteur : fermentation entérique 40,1 % ; fumier déposé sur les pâturages : 15,2 % ; engrais synthétiques : 11,9 % ; riziculture : 10,1 % ; gestion du fumier : 7,1 % ; brûlage de savane : 5,2 % ; fumier appliqué au sol : 3,6 % ; résidus de récolte : 3,5 % ; culture de sols organiques : 2,8 % ; brûlage de résidus de récolte : 0,5 % ; principaux pays émetteurs : Chine 655,5 Mt CO2éq ; Inde 564,5 Mt ; Brésil 366 Mt ; États-Unis 354 Mt ; Australie 154,6 Mt ; Indonésie 138,7 Mt ; Russie 117,6 Mt ; Argentine 109,3 Mt ; Pakistan 104,2 ; Soudan 93,4 Mt ; émissions par fermentation entérique par catégorie d'animauxfermentation entérique, site FAOStat consulté le 24 juin 2014. : bovins 84,4 % (vaches laitières 10,2 % ; autres bovins : 55,3 %) ; ovins 7,1 % ; caprins 4,3 % ; chevaux 1,2 % ; camélidés 1,1 % ; ânes 0,5 % ; émissions (dioxyde de carbone, méthane et oxyde nitreux) dues à la consommation d'énergie (brûlage de combustibles et la production d'électricité dans l'agriculture et la pêche) : 785,3 Mt CO2éq en 2010 (taux d'accroissement moyen annuel 1990-2010 : +1,6 %), dont 54,9 % en Asie (+2,6 % l'an), 24 % en Europe (-1,3 % l'an), 16,5 % dans les Amériques (+1,7 % l'an), 3,2 % en Afrique (+6,8 % l'an) et 1,4 % en Océanie ; répartition par combustible : gazole 44,9 %, électricité 36,9 %, charbon 9,5 %, gaz naturel 3,4 %, essence 2,3 %, fioul lourd 1,9 %, GPL 1,1 %.