Comparison of Sustainable Agriculture Methods in the Context of Climate Change and Food Safety

Abstract

Sustainable agriculture plays a significant role in addressing the challenges posed by climate change and ensuring global food security. As environmental degradation increases, transitioning to sustainable agricultural practices has become essential for mitigating climate-related risks and conserving natural resources. Sustainable agriculture stands out as a critical strategy for overcoming the environmental, economic and social challenges caused by climate change and strengthening global food security. This study aims to examine the potential of sustainable agriculture practices to maintain agricultural productivity and increase environmental resilience in the face of climate change. Based on a literature review, this comparative study examines the relationship between sustainable agriculture and climate change, comparing methods that increase environmental resilience while maintaining agricultural productivity. The aim of the study is to examine, with the help of the literature, the potential of sustainable agricultural practices to maintain agricultural productivity and increase environmental resilience in the face of the effects of climate change. In this context, methods such as regenerative agriculture, agroecology, organic farming, vertical-urban farming, permaculture, and digital agriculture were evaluated in terms of global climate change, food security, biodiversity, water resources, and productivity. The findings from the research show that sustainable agricultural practices not only increase the resilience of existing agricultural systems to climate change, but will also be one of the key elements of transformation in the future, within the framework of green agreements, carbon-neutral agriculture targets, artificial intelligence and robotic technologies, and global collaborations. It can also be stated that the integration of these approaches plays a decisive role in making agricultural systems more resilient and shaping future global food systems.

Keywords

• Sustainable agriculture
• climate change
• food security
• comparative study
• literature review

Sürdürülebilir Tarım Yöntemlerinin İklim Değişikliği Ve Gıda Güvenliği Çerçevesinde Karşılaştırılması

Abstract

Sürdürülebilir tarım, iklim değişikliğinin yarattığı zorlukların değerlendirilmesinde ve küresel gıda güvenliğinin sağlanmasında önemli bir rol oynamaktadır. Çevresel bozulma arttıkça, sürdürülebilir tarım yöntemlerine geçiş, iklimle ilgili riskleri azaltmak ve doğal kaynakları korumak için elzem hale gelmektedir. Sürdürülebilir tarım, iklim değişikliğinin yol açtığı çevresel, ekonomik ve sosyal zorlukları aşmak ve küresel gıda güvenliğini güçlendirmek için kritik bir strateji olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışma, sürdürülebilir tarım uygulamalarının iklim değişikliği karşısında tarımsal verimliliği koruma ve çevresel dayanıklılığı artırma potansiyelini incelemeyi amaçlamaktadır. Alan yazın taramasına dayalı karşılaştırılmalı analiz şeklinde yürütülen bu çalışmada, sürdürülebilir tarım ve iklim değişikliği arasındaki ilişki incelenmiş, tarımsal verimliliği korurken çevresel dayanıklılığı artıran yöntemler karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Çalışmanın amacı, sürdürülebilir tarım uygulamalarının iklim değişikliğinin etkileri karşısında tarımsal verimliliği koruma ve çevresel dayanıklılığı artırma potansiyelini alan yazın eşliğinde incelemektir. Bu kapsamda rejeneratif tarım, agroekoloji, organik tarım, dikey-kentsel tarım, permakültür ve dijital tarım gibi yöntemler; küresel iklim değişikliği, gıda güvenliği, biyoçeşitlilik, su kaynakları ve verimlilik boyutları açısından değerlendirilmiştir. Araştırmadan elde edilen bulgular, sürdürülebilir tarım uygulamalarının yalnızca mevcut tarımsal sistemlerin iklim değişikliğine karşı dayanıklılığını artırmadığını, aynı zamanda gelecekte yeşil anlaşmalar, karbon nötr tarım hedefleri, yapay zekâ ve robotik teknolojiler ile küresel iş birlikleri çerçevesinde dönüşümün anahtar unsurlarından biri olacağını göstermektedir. Aynı zamanda bu yaklaşımların entegrasyonunun, tarımsal sistemlerin direnç kazanmasında ve gelecekteki küresel gıda sistemlerinin şekillenmesinde belirleyici rol oynadığı ifade edilebilir.

Keywords

• Sürdürülebilir tarım
• iklim değişikliği
• gıda güvenliği.
• karşılaştırmalı analiz
• alan yazın taraması

References

1. Altındaş, D., & Ayla, D. (2019). Organik üretim ve pazarlama sorunları üzerine bir değerlendirme. Kastamonu Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, 19(4), 7-17. https://doi.org/10.21180/kuiibf.2017434551
2. Bless, A., Davilla, F., & Plant, R. (2023). A genealogy of sustainable agriculture narratives: Implications for the transformative potential of regenerative agriculture. Agriculture and Human Values, 40, 1379–1397. https://doi.org/10.1007/s10460-023-10444-4
3. BM-GTÖ, Rikolto & RUAF (2022). Urban and peri-urban agriculture sourcebook: From production to food systems. https://doi.org/10.4060/cb9722en
4. Boix-Fayos C., Vente JD. (2023). Challenges and potential pathways towards sustainable agriculture within the European Green Deal. Agricultural Systems 207 (2023) 103634. https://doi.org/10.1016/j.agsy.2023.103634
5. Boz, İ., & Kılıç, O. (2021). Türkiye’de organik tarımın gelişmesi için alınması gereken önlemler. Türkiye Tarımsal Araştırmalar Dergisi, 8(3), 390-400. https://doi.org/10.19159/tutad.980688
6. Çakmakçı, R., Salık, M. A., & Çakmakçı, S. (2023). Assessment and principles of environmentally sustainable food and agriculture systems. Agriculture, 13(5), 1073. https://doi.org/10.3390/agriculture13051073
7. Dai, Z., Wang, Q., Jinag, J., & Lu, Y. (2024). Influence of university agricultural technology extension on efficient and sustainable agriculture. Scientific Reports, 14, 4874. https://doi.org/10.1038/s41598-024-55641-1
8. Datta, S., Hamim, İ., Jaiswal, K. D., & Sungthong, R. (2023). Sustainable agriculture. BMC Plant Biology, 23, 588. https://doi.org/10.1186/s12870-023-04626-9

9. Food and Agriculture Organization of the United Nations (BM-GTÖ). (2014). Building a common vision for sustainable food and agriculture. https://openknowledge.BM-GTÖ.org/server/api/core/bitstreams/cd7ebb4f-da7c-474d-83df-b5cc224d2ff8/content Food and Agriculture Organization of the United Nations (BM-GTÖ). (2018). The 10 elements of agroecology guiding the transition to sustainable food and agricultural systems. https://openknowledge.BM-GTÖ.org/server/api/core/bitstreams/3d7778b3-8fba-4a32-8d13-f21dd5ef31cf/content
10. Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2015). Status of the world’s soil resources (SWSR) – Main report. BM-GTÖ. http://www.BM-GTÖ.org/3/i5199e/i5199e.pdf
11. Food and Agriculture Organization of the United Nations. (2022). Action against desertification: Desertification and land degradation overview. BM-GTÖ. https://www.BM-GTÖ.org/in-action/action-against-desertification/overview/desertification-and-land-degradation/en/
12. Forster, P. M., Smith, C., Walsh, T., Lamb, W. F., Lamboll, R., Hall, B., … Zhai, P. (2024). Indicators of global climate change 2023: Annual update of key indicators of the state of the climate system and human influence. Earth System Science Data, 16(6), 2625–2658. https://doi.org/10.5194/essd-16-2625-2024
13. Gençler, F. F. (2009). AB ve Türkiye’de sürdürülebilir tarım uygulamalarının incelenmesi ve Türkiye’de sürdürülebilir tarıma yönelik politikaların geliştirilmesi üzerine bir araştırma: Zeytin örneği [Doktora tezi, Ege Üniversitesi].
14. Gündüz, E. (2024). Çiftçilerin sürdürülebilir tarım ygulamalarını benimsemenin önündeki engeller: Ödemiş ilçesi örneği [Yüksek lisans tezi, Ege Üniversitesi].
15. Han G., Xu J., Zhang X., Pan X. (2024). Efficiency and Driving Factors of Agricultural Carbon Emissions: A Study in Chinese State Farms. Agriculture 14(2024) 1454. https://doi.org/10.3390/agriculture14091454
16. Heckman, J. (2006). A history of organic farming: Transitions from Sir Albert Howard's War in the Soil to USDA National Organic Program. Renewable Agriculture and Food Systems, 21(3), 143–150. https://doi.org/10.1079/RAF2005126
17. Intergovernmental Panel on Climate Change. (2023). Climate change 2023: Synthesis report. Contribution of working groups I, II and III to the sixth assessment report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (Core Writing Team, H. Lee, & J. Romero, Eds.). IPCC. https://www.ipcc.ch/report/ar6/syr/
18. Kanter D.R., Musumba M, Wood S.L.R., Palm C., Antle J., Balvanera P., Dale V.H., Havlik P., Kline K.L., Scholes R.J., Thornton P., Tittonell P., Andelman S., (2016). Evaluating agricultural trade-offs in the age of sustainable development. Agricultural Systems, AGSY-02180; No of Pages 16. http://dx.doi.org/10.1016/j.agsy.2016.09.010
19. Khan, M.T.; Aleinikoviene,˙ J.; Butkeviˇciene, L.-M. Innovative ˙ Organic Fertilizers and Cover Crops: Perspectives for Sustainable Agriculture in the Era of Climate Change and Organic Agriculture. Agronomy 2024, 14, 2871. https:// doi.org/10.3390/agronomy14122871 Leblebici, Ö. (2010). Küresel değer zincirleri ve iyi tarım uygulamaları. Memleket Siyaset Yönetim, 5(14), 37-63. https://dergipark.org.tr/tr/pub/msydergi/issue/75927/1254204 Lei, J., Xie, Y., Chen, Y., Zhong, T., Lin, Y., Wang, M. (2025). The Transformation of Peri-Urban Agriculture and Its Implications for Urban–Rural Integration Under the Influence of Digital Technology. Land 14/375. https://doi.org/10.3390/land14020375
20. McLennon E., Dari, B., Jha, G., Sihi D.,Kankarla V. (2021). Regenerative Agriculture and Integrative Permaculture for Sustainable and Technology Driven Global Food Production and Security. Agronomy Journal 113/6 (4541-4559). doi:10.1002/agj2.20814.
21. Meemken E.M., Qaim M., (2018). Organic Agriculture, Food Security, and the Environment. Annual Review of Resource Economics 10/39 (63). https://doi.org/10.1146/annurev-resource-100517-023252
22. Newton, P., Civita, N., Goldwater, L. F., Bartel, K., & Johns, C. (2020). What is regenerative agriculture? A review of scholar and practitioner definitions based on processes and outcomes. Frontiers in Sustainable Food Systems, 4. https://doi.org/10.3389/fsufs.2020.577723
23. Olde, E. M., Oudshoorn, F. W., Bokkers, E. A. M., Stubsgaard, A., Sorensen, C. A. D., & Boer, İ. J. M. (2016). Assessing the sustainability performance of organic farms in Denmark. Sustainability, 8(9), 957. https://doi.org/10.3390/su8090957 Panday, D.; Bhusal, N.; Das, S.; Ghalehgolabbehbahani, A. Rooted in Nature: The Rise, Challenges, and Potential of Organic Farming and Fertilizers in Agroecosystems. Sustainability 2024, 16, 1530. https:// doi.org/10.3390/su16041530 Pe’er, G., Bonn, A., Bruelheide, H., Dieker, P., Eisenhauer, N., Feindt, P. H., Hagedorn, G., Hansjürgens, B., Herzon, I., Lomba, A., Marquard, E., Moreira, F., Nitsch, H., Oppermann, R., Perino, A., Röder, N., Schleyer, C., Schindler, S., Wolf, C., & Lakner, S. (2020). Action needed for the EU Common Agricultural Policy to address sustainability challenges. People and Nature, 7(1), 45-60. https://doi.org/10.1002/pan.12345
24. Pineiro, V., Arias, J., Dürr, J., Elverdin, P., Ibáñez, A. M., Kinengyere, A., Opazo, C. M., Owoo, N., Page, J. R., Prager, S. D., & Torero, M. (2020). A scoping review on incentives for adoption of sustainable agricultural practices and their outcomes. Nature Sustainability, 3, 809–820. https://doi.org/10.1038/s41893-020-00617-y
25. Pylianidis C., Osinga S., Athanasiadis N.L., (2021). Introducing digital twins to agriculture. Computers and Electronics in Agriculture 184 (2021) 105942. https://doi.org/10.1016/j.compag.2020.105942
26. Saikanth, D. R. K., Gupta, K., Srivastava, P., Saryam, M., Rani, K. S., Jena, P., & Rout, S. (2023). Environmental sustainability and food security of traditional agricultural practices in India: A review. International Journal of Environment and Climate Change, 13(8), 1847-1856. https://doi.org/10.9734/IJECC/2023/v13i82138
27. Sharma, C., Pathak, P., Kumar, A., & Gautam, S. (2024). Sustainable regenerative agriculture allied with digital agri-technologies and future perspectives for transforming Indian agriculture. Environment, Development and Sustainability, 26, 30409–30444. https://doi.org/10.1007/s10668-024-05231-y Singapore Food Agency (2020). Levelling up Singapore’s food supply resilience. Food for Thought. Singapore Food Agency. Available online at: https://www.sfa.gov.sg/food-for-thought/article/detail/levelling-up-singapore-s-food-supply-resilience(accessed January 22, 2021).
28. Srivastav, A. L., Dhyani, R., Ranjan, M., Madhav, S., & Sillanpää, M. (2021). Climate-resilient strategies for sustainable management of water resources and agriculture. Springer Nature, 28, 41576–41595. https://doi.org/10.1007/s11356-021-14332-4
29. Şahin, S. Ş. (2019). 18. yüzyıldan günümüze sosyoloji bağlamında Ortadoğu tarım politikaları: Biga örneği [Yüksek lisans tezi, Marmara Üniversitesi].
30. Taşçıoğlu, B. M. (2024). İklim değişikliğiyle mücadele ve uyum çerçevesinde sürdürülebilir tarım uygulamaları ve agroekoloji [Yüksek lisans tezi, İstanbul Üniversitesi].
31. United Nations Framework Convention on Climate Change (UNFCCC). (2015). Paris Agreement. https://unfccc.int/sites/default/files/resource/parisagreement_publication.pdf
32. van der Burg, S., Bogaardt, M. J., & Wolfert, S. (2019). Ethics of smart farming: Current questions and directions for responsible innovation towards the future. NJAS - Wageningen Journal of Life Sciences, 90–91, 100289. https://doi.org/10.1016/j.njas.2019.01.001 Varzaru, A.A., (2025). Digital Revolution in Agriculture: Using Predictive Models to Enhance Agricultural Performance Through Digital Technology. Agriculture, 15/258. https://doi.org/10.3390/agriculture15030258