Los problemas agrícolas complejos afectan a muchos países, como resultado de los objetivos económicos y ambientales en competencia. En este trabajo modelamos tres problemas agrícolas comunes a través de técnicas de optimización: una zona con escasez de agua y recursos hídricos superficiales y subterráneos sobreexplotados debido a la sobreexplotación para riego (Grecia); una zona que enfrenta la deterioración de la calidad del agua causada por la agricultura (Canadá); y una zona de ganadería intensiva que enfrenta la degradación ambiental y el aumento de las emisiones de gases de efecto invernadero (Irlanda). Se consideran múltiples objetivos para optimizar el bienestar de los agricultores y la sostenibilidad ambiental. Los enfoques propuestos son nuevas aplicaciones para cada caso de estudio, proporcionando información útil para la mayoría de los países que enfrentan problemas similares.