工業化農業的發展，以投入大量物質和能量為標誌，促進了生產力的大幅度提高，但也帶來了能源枯竭、環境汙染和生態失調等嚴重的社會問題。在近年來出現的新科學技術革命中，產生了一批新的技術群，如生物工程技術、新能源技術、微電子技術、原子能技術、空間技術和海洋技術等等。這些科學技術成果正不同程度地在農業中得到應用，為解決工業化農業帶來的環境、能源和生態問題，呈現了光明的前景。
目前，在發展中國家，還有8億以上人口未達到糧食安全線，還有1.8億的學齡前兒童營養失調，數以億計的人們正遭受饑餓和營養不良的折磨。在落後的農業生態區，自然資源迅速惡化、人口飛速增長、貧困加劇和食品短缺的主要原因，就是缺乏農業高科技。由於“綠色革命”的巨大成功，國際農業發展研究中心已認識到通過適當調整自然資源來促進農業可持續發展的重要性和緊迫性。在當今和未來的研究中，人們將更注重自然資源的調整、種質的保護和品質的提高。
以“全球衛星定位係統”代表的高科技設備應用於農業生產，導致了“精準農業”的產生，這將大大提高農業的生產水平。這種技術是在聯合收割機、播種機和施肥機上安裝全球衛星定位儀，駕駛室內的接受器可以將信息傳給計算機。這樣就具有精確施肥、精確估產和精確作業的特點。目前，美國正在農業領域推廣這種精確種植技術。
以因特網為代表的計算機網絡技術應用於農業領域，使農業生產活動與整個社會緊密聯係在一起，可以充分利用社會資源解決生產過程中的困難，農業生產的社會化將進入一個新階段。自美國政府決定建造“信息高速公路”以來，計算機網絡技術正在美國農業領域內迅速普及。通過因特網，農場主可以瀏覽全美乃至世界各地上網的信息，如農產品期貨價格、國內市場銷售量、進出口量、最新農業科技和氣象資料等，還可以在網上銷售農產品。
以基因工程為核心的現代生物技術應用於農業領域，導致了基因農業，其結果是將培育出更多產量更高、質量更優、適應性更強的新品種，使農業的自然生產越來越多地受到人類的直接控製。比如利用農作物中的基因嵌合技術，可以在傳統育種一半的時間內，創造出更理想的全新物種。據美國經濟學家分析，5年之內美國市場上采用基因工程方法改造的農產品和食品將達到200億美元。可以說，第二次綠色革命已指日可待。
以高科技為基礎的工廠化種養業正在興起，這將從根本上改變農業的傳統生產方式，使農業的生產活動可以不在大自然中進行，而像工業生產一樣在廠房裡進行。工廠化農業不是一般意義的溫室生產，而是綜合利用多種高科技成果的產物。其中既要應用生物技術培育種子，又要應用計算機技術對光照、溫度、濕度、施肥、農藥等進行控製，還要用新材料、新光源等高科技成果。比如許多溫室可以模擬太陽的運行過程，使農作物像在自然界一樣進行光合作用，這樣就可以不分季節、夜以繼日、連續不斷地生產，從而提高生產速度，縮短生產周期，增加產量。
以確保食物的穩定生產為目標，改善農業產業結構與功能，進一步提高農業生產力水平的綜合研究正引起日本政府的高度重視。其主要研究內容是：擴大經營規模，提高經營效率，降低經營成本，充分利用農田的自然循環機能，減輕環境負荷並開發適合日本的環境低負荷型農業新技術，在水田開發出“稻—麥—大豆—飼料作物”輪作體係，同時，分作物類別、學科領域類別，以及營農等各方麵進行相應的研究、試驗、示範大協作。
分子生物學為基礎的生命科學的飛速發展，深化了人們對生物界的原有認識，而以生命科學為基礎的生物產業在21世紀有可能呈現出巨大的發展。日本政府認為有必要促進這些學科領域積累的知識向農業科學領域的應用。主要課題內容有：一是高密度水稻染色體連鎖基因圖譜的研製。二是在動物方麵，主要開展了動物基因組、發生分化、免疫及腦、神經等的研究，擬定要將取得的成果應用於對農業動物的繁殖和產肉性的改善；對天敵等有用昆蟲的改良、疾病防治，以及對動物攝食與生殖行為的控製等方麵的研究還可能對人體醫學作出貢獻；三是在生物綜合防治基礎的他感作用物質、性激素等生物間相互作用物質的探索方麵，四是對農業水產生物的機能進行深度開發與仿生，以期創出新的產業，更好的利用生物機能修複環境的技術和生物機能模仿技術等。
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