为了培育高质量蛋白的作物品种，科学家们正在加紧研究蛋白质品质基因工程。我们知道，蛋白质是由氨基酸组成的。氨基酸有20余种，营养上又可分为必需氨基酸和非必需氨基酸两种。对于人类来说，赖氨酸、色氨酸等8种为必需氨基酸，因为人体需要它，但本身又不能合成它。各种食物所含必需氨基酸的种类和数量常不相同，这是决定食物营养价值的主要因素。食物中所含必需氨基酸的种类和数量愈多，愈接近人体蛋白质中氨基酸的成分比例，则愈容易被吸收，营养价值也愈高。美国科学家已经分离出营养价值较高的豆科作物蛋白质基因，并使其在土豆中表达，培育出了蛋白含量极丰富的“肉土豆”。联邦德国科学家采用类似的方法培育出了生产新蛋白质的烟草。随着研究的深入，将会有更多的作物获得高品种蛋白基因。人类生存所需要的高质量蛋白的来源将更加丰富，人类的饮食结构将会大为改善。
在培育新品种方面，细胞融合与微繁殖技术将大显身手。美国科学家用细胞融合的方法，培育出了“番茄薯”。英国通过山羊和绵羊受精卵融合，培育出了异属间的杂种动物-“绵山羊”。细胞和组织培养等微繁殖技术已经比较成熟，成果很多。美国科学家在试管中进行花粉培养已获得了高蛋白含量的水稻植株，前苏联、日本等国科学家应用这一技术，大量繁殖人参等具有较高经济价值的作物和珍贵树种。这一技术还是挽救濒临灭绝树种的有效方法。我国在微繁殖技术方面研究较早，发展也很迅速。最近，我国科学家在利用花粉培育小麦良种及杂交水稻制种方面又取得了新的突破，标志着我国微繁殖技术处于世界领先地位。
在畜牧业研究方面，胚胎分割和移植技术也已取得可喜进展，为大量繁殖优良牲畜品种提供了有力的技术手段。这一技术早在50年代便已获得成功，并用于提高肉用牛产量。由于这一技术的应用，使本来一生只能生下10头后代的优良母牛变得可以每年产50头小牛。另外，应用基因工程培育良种动物的实验也已获得成功。据报道，美国科学家将大鼠生长激素基因引入小鼠受精卵中，使繁殖出来的小鼠生长速度增加了50%，而且生长快的特点还能传代。现在，应用基因工程方法生产生长激素已经成功，有的生长激素已进入商品生产。实验证明，注射生长激素能大大提高猪、牛等牲畜的产量，还可提高绵羊羊毛的产量和质量。这些技术的应用为培育优质高产的牲畜品种展现了美好的前景。
2 生物固氮研究将使农业面貌改观
生物固氮的研究是应用新技术开发农业的一个重要方面。
氮是农作物所必不可少的重要营养元素，也是人类赖以生存的蛋白质的重要成分。大气中含氮极为丰富，大约占78%。然而，除少数豆科作物之外，水稻、玉米、小麦等主要粮食作物并不能直接吸收空气中的氮。粮食增产在很大程度上只能依赖于氮肥的供应。但是，氮肥的生产是在高温高压等苛刻条件下进行的，每年要耗费大量的人力物力和宝贵的能源，从而增加了粮食成本，加据了能源危机，而且大量施用氮肥还会使土壤的质量下降，妨碍产量的进一步提高。
人工生产氮肥之外还有其他固氮途径吗？有！其实，在自然界中某些固氮微生物一直在默默无闻地进行固氮工作。地球上每年的总固氮量约为2.5亿吨，其中69%是由某些微生物如根瘤菌的生物固氮作用完成的。有人估计，土壤中微生物的固氮量可为施氮肥量的两倍。
人们从大自然中得到启示，从20世纪70年代起，许多国家先后开展了固氮分子生物学的研究，固氮微生物为什么能固氮呢？原来它们能在根瘤中合成一种固氮酶。由于这种酶的催化作用，使空气中的氮气转变成氨，并为植物吸收利用。现在，科学家们对于固氮的机理以及固氮基因、共生基因和寄主专一性基因的研究，已经取得了较大的进展，为其在农业上的应用打下了一定的基础。
生物固氮的研究是一项长期而艰巨的工作，无论在理论上还是在实践上都还有不少需要解决的问题。科学家们设想，今后主要从以下两个方面开展这一工作。
首先，充分利用和改造现存的天然固氮系统。人们已经发现了不少固氮微生物，并且筛选出了一些固氮效率较高的根瘤菌菌株。同时，科学家们还通过筛选和遗传育种方法，培育出了固氮效率高的豆科作物新品种。最近，澳大利亚遗传学家用强力诱变剂处理大豆，培育出一种新型的“超级生节”大豆。据称其固氮效率比常规品种提高了35倍之多。种植这种大豆可大大提高土壤肥力。科学家们发现，除了豆科作物之外，还有许多作物其中包括谷类作物在内，也与根瘤菌有着一定的共生关系，只是不如与豆科作物的关系那么密切罢了。因此，科学家们准备利用遗传工程的方法，将某些基因转入这些根瘤菌中，以改造固氮菌种，加强其与作物的共生关系，促使谷类作物与这些固氮菌种共生固氮。改造现存固氮系统的方法还有很多，比如提高同豆科作物光合作用的能力，减少类菌体中氨的损失，改善共生关系使作物保证对固氮菌供应充分的碳源，又使固氮菌所固定的氮充分为植物所利用等等。
生物固氮研究的第二个重要途径是应用重组DNA技术。这是一个最诱人的途径。将固氮微生物的整个固氮机构转入谷类作物细胞中，使之获得自主固氮能力。这是一项更为遥远和更有价值的工作，一旦取得突破，那么农业生产就可以摆脱对于氮肥的依赖，其面貌将大为改观。
我国在固氮研究方面已经作了一些基础性的工作，总的来说还比较落后。我国有着极其丰富的豆科资源，我们必须从自己的国情出发，加强豆科根瘤菌固氮分子生物学的研究，改善天然共生固氮系统，筛选和培育固氮力高的菌种，以争取在较短的时间内迎头赶上世界先进水平。
3 传统耕作和管理技术在酝酿变革
世界新技术革命的浪潮冲击着传统农业的各个领域。各项新兴技术都将深刻地影响着农业的发展，未来的农业可能完全不是我们今天所看到的手工式的或机械化、化学化式的农业。传统农机代替人力、畜力进行耕作和收割，对于农业的发展无疑曾是一个巨大进步。但是现有农机体系的劳动强度仍然很大，成本也很高。在耕作收割时还会压实土壤，破坏土壤结构，反过来又必需增加耕作深度，浪费人力物力。专家们设想，在农田上按一定线路安装一种空架吊车作为耕作机械的运行轨道，这样就可以避免机械压实土壤。这既有利于保护土壤，降低耕作深度，也可以降低能耗。实践表明，采用这种耕作方法可排除土壤对机械的阻力，其所需能耗仅为拖拉机的12%，估计在将来还有可能进一步降至5%～10%。高架轨道在地上的固定部分还可以设计成排灌水系统，通过自动控制系统来保证作物对水分的需要。现在，用于化学处理和施肥的高架轨道正在试验中。“播种种植机”的方案也在研究中，如获得成功，那么今后一般的作物将不需耕地，只需用这种机械将种子播入一个个小圆坑里就行了。一些国家还在对：“庄稼整株收割法”进行试验，希望通过挂在高架上的平台收割机同时将整株收割、打捆、装箱并送到运输汽车上。如果这一方法可行，那么联合收割机之类的笨重机械也许就要被淘汰了。今后，用超声波脱粒、微波烘干谷物等技术将会被广泛采用。
发展计算机技术是新技术革命的重要内容之一，在一些技术发达的国家里，计算机已成功地进入了农业各领域。计算机的使用可以帮助人们在定量分析的基础上，合理规划生产，合理使用资源，贮存和分析各种信息，为决策人提供最佳选择，最佳管理方式，从而大大节省费用，极大地提高经济效益。
近年来，应用电子计算机对农业系统进行模拟已成了热门研究课题。农牧业生产环境十分复杂，受到诸如投资、气候、时间、地域等各种因素的影响。实验研究往往费用高，时间周期长，甚至根本无法实地进行。如果用电子计算机进行模拟，就可以克服这些障碍，并可得到合理的信息反馈，使农业研究和生产管理有更加坚实的科学基础。比如，我们可以建立一个养猪管理模拟模型，向计算机输入饲养方法、畜群结构、增殖力等数据，便可从中获得产量、现金流动等有用的信息。管理人员便可从中选取最佳方案，保证获得最高经济效益。现在，国外已出现了各种各样的专用模拟电子计算机，而且还有专用的计算机模拟语言和程序。专家们相信，计算机模拟研究将会有力地促进农业科研和生产的发展。
4 高度技术密集的农业工厂化
农业工厂化是综合运用现代高科技、新设备和管理方法而发展起来的一种全面机械化、自动化的技术（资金）高度密集型生产，能够在人工创造的环境中进行全过程的连续作业，从而摆脱自然界的制约。当今世界，农业工厂化有了迅速发展，现已应用于蔬菜、花卉、养猪、养禽、养鱼乃至多年生果树栽培等许多领域，并达到高效率、高产值、高效益。
自动管理的蔬菜、花卉工厂和无土栽培。在蔬菜方面，日本近20多年来扩大了温室无土栽培的生产，主要采用岩棉栽培、袋培、基质水培、营养液膜栽培等方式。温室内的温度、光照、通气、滴（喷）灌、营养液循环等环节全由计算机进行自动监控和管理，育苗、移栽、收获、清洗、包装等操作实现了机械化、自动化。如日本-甜瓜农场，应用一种新型的智能计算机系统，对7个温室群进行管理，实行最佳控制，生产的甜瓜每个售价曾达2万日元。近来，日本还研制出一种遥感温室环境控制系统，将分散的温度群同计算机控制中心联结，实行更大范围的温室自动化管理。这种温室无土栽培成为大型的植物工厂，在1000平方米面积上，每天可生产菠菜、生菜等500公斤。英国的温室蔬菜采用无土栽培很普遍，每平方米的蕃茄产量为36公斤，生产成本18.7英镑，收入31英镑，利润12.3英镑，平均每亩温室的年利润可达8000英镑。在东部的爱克斯尔温室企业拥有210亩温室，全部采用营养膜技术生产番茄，成为世界上最大的水培温室。
在花卉方面，以园艺业著称的荷兰，其玻璃温室面积达18万多亩，占世界的1/4以上。温室栽培操作实现了机械化和基本自动化。目前荷兰的花卉业已实现专业化、规模化、集团化。如泰勒尼加公司，以生产非洲菊为主，年产900万株，鲜切花500万枝，其中70%销往国外，这家跨国公司占世界非洲菊苗贸易量的70%。再如美国，大部分花卉由温室生产，拥有现代化自动调温、通气的纤维玻璃温室5.6万亩。其中100家大型花木公司平均每家生产面积320亩（包括温室与露地），每亩花卉苗木的年产值达2万多美元。
高效率的工厂化养殖业。在畜禽饲养方面，第二次世界大战后工厂化生产有了迅速发展。在创造适宜饲养环境，保证饲料营养和防治疫病的条件下，猪、鸡、奶牛、肉牛等由分散、低效饲养走向集中、高效的工厂生产。以养猪业著称的丹麦，舍饲过程包括温度、湿度、光照的控制，供饲、供水和粪便的清除等，均已实现了机械化、自动化。一个饲养600头的猪场，只需3.5个劳动力管理。为配合集约化饲养，丹麦经过近百年的品种改良，选育出躯体长（比一般猪种多两根肋骨）、背膘薄、瘦肉率高的良种，成为主养品种之一，驰名世界。近年来，又扩大无特定病原猪的利用，使饲料转化率和日增重均提高10%，节约防疫费用30%，显著提高了工厂化养猪的效益。80年代以来，我国一定规模的工厂化养猪场发展较快，约占全国养猪场的1/10，仅北京市就建成1200多个。在工厂化养牛、养鸡等方面，也取得类似的进展。为进一步提高劳动生产率，荷兰生产了一种全自动化养牛设备，饲喂和挤奶由计算机控制的一排机械手臂完成，有关信息存贮于中心计算机内，舍饲的奶牛受电子监控器监控。挤奶时，机械手臂即将挤奶装置自动移向奶头由真空挤奶机挤奶，并可自动更换奶头。喂饲以及奶牛健康检查等操作，均自动进行。在工厂化养鸡场内，可饲养几十万只鸡，一个劳力可管理4万～5万只，供料、供水、供温与烘便处理等过程实现了机械化、自动化。
