20世纪90年代以来，生物技术开始应用于农药领域，并取得了突出的成绩。例如，苏云金杆菌制剂（Bt）是一种对鳞翅目害虫有特效，对有益生物、人畜等安全的杀虫剂，但由于该活体微生物受紫外线影响较大，在田间难以充分发挥其药效。最近人们已将Bt杀虫蛋白毒素基因转移到荧光假单胞菌中，使荧光假单胞菌产生Bt杀虫蛋白素，由于荧光假单胞菌产生的色素可以防止紫外线对杀虫毒素的破坏作用，因而可使苏云金杆菌制剂（Bt）田间药效大为提高。更有甚者，人们已将经过改造后的Bt蛋白毒素基因成功地转入到烟草、番茄、棉花等作物中，得到了抗虫的植物。毫无疑问，生物技术赋予了农药新的含义。
随着社会的进步和科学技术的飞速发展，农药也在不断发展，不断完善。目前，农药品种正朝着高效、低毒、低残留、与环境相容的方向发展，农药的创制也突破了直接杀死有害生物的传统农药概念，而强调利用农药对有害生物的生理或行为产生较缓和的长期影响，即农药的作用不是直接杀死而是通过调节有害生物生长、发育、繁殖来达到控制其危害。在应用技术上，近年提出了“环境相杜邦公司研制的无公害农药和除草剂容性剂型及使用技术”，大大地提高了农药在靶体上的沉积率，大幅度降低农药用量，减少对环境的影响。此外，随着有关农药安全性风险评价的管理日趋完善，生物合理农药将是人们与有害生物斗争不可替代的武器。正如1970年诺贝尔和平奖得主N.E.Borlaug所预言：“我们要优先考虑的是吃并保持健康，为此必须要有农药。没有农药，全世界将挨饿！”
阿斯匹林与新型除草剂
阿斯匹林不仅能止痛，治感冒，还能预防心肌梗塞。现在瑞士一家化学公司齐巴——盖吉化学公司还用它当作植物保护剂。
齐巴——盖吉化学公司的让皮埃尔·梅特罗估计：“看来保护植物甚至是阿斯匹林的高效物质水杨酸的天然使命了。”生物学家发现，如果烟草受有害的真菌和病毒的侵害，可以采用阿斯匹林疗法。科学家用烟草叶病病毒（这是一种花叶病病原体）侵染一片烟叶。叶子感染后不久，水杨酸便从感染处通过植物的叶脉一直流到叶尖并立即开始生产抗体。生物学家梅特罗说：“水杨酸给整个植物发了警报。”
目前，世界上除草剂已达300多种，广泛用于各种作物的田间除草。但是，也有不少化学除草剂因为带有副作用而被淘汰这是一种能刺激植物自卫的激素。瑞士人想利用的就是这个东西。梅特罗希望，人们可以靠以水杨酸为基础的物质增强植物的天然抗体。这是杀虫剂极佳的替代品。这家瑞士公司飞机给棉田喷洒除草剂已给二氯烟酸申报了专利。二氯烟酸与水杨酸有非常密切的亲缘关系。在化学工业的实验室里，一代新药剂日趋成熟。新的药剂与旧的药剂相比，更适合于植物和更有益于环境，而且还更有效和更有针对性。因为进一步研究老一代杀虫剂的工作已陷入死胡同。老一代杀虫剂多半是有毒的氯化物。
污水淤泥肥料
污水处理是世界各国关注的问题，目前各国科学家正加紧研究各种污水处理的技术，因为若继续让地球污染，最终受害者会是人类自己。
20世纪90年代初，英国和瑞士科学家联手研究，用最经济和最简单的方法，将污水的淤泥变为肥料或燃料。以往人们曾尝试将含有淤泥的污水摊在农田里作肥料，但运送困难且污水淤泥重金属含量大，不适宜用作肥料。
英瑞两国科学家处理污水淤泥的方法是高度自动化的，且只需一位人员监察和操纵便行。先把含水分的淤泥注入处理系统内，与体积较大而不适合用作肥料的淤泥块混合，经过搅拌，变成淤泥浆，随之把淤泥浆灌入一个不停旋转的圆鼓内。
与此同时，热空气亦注入圆鼓内，以450℃的高温将淤泥浆烘成粒状。当淤泥粒进入另一个圆鼓时，原先圆鼓内的热气及水蒸气会被吸回小炉循环使用，而粒状淤泥则通往另一个“体积分类室”，将体积较大的淤泥块漏出，以备再次循环使用。
由于整个污水淤泥处理过程是在密封式的设备下进行，鼓内的尘埃及臭味不会向外散发，更有70％的热量可循环使用。经过处理烘干的淤泥粒含丰富的氮及磷，极适合用作肥料，而且可无限期贮存。淤泥粒亦可用作燃料。
无毒农药
“害虫！害虫！我是敌杀死！”这则农药广告曾在不少朋友心头留下了很深的印象。但时值今日，“敌杀死”已面临被淘汰的危险。这是什么原因呢？
原来，传统农药在杀死害虫的同时，也一直在严重危害着农作物的生长。那些带着农药白斑的水果、蔬菜更是让人心存余悸，生怕清洗不净误食而造成中毒。农药，也是绿色食品生产的大忌。美国加利福尼亚州的棉花产地，由于大量使用农药和化肥，那里的土壤已经盐碱化，排水沟里散发着浓烈的化学制品气味，土地里几乎已经没有任何其他生命存在。由此看来，农药造成的环境污染也是足以令人担忧的。因而，世界各国都加快了无毒农药的研制步伐。一种“理想的农药”——性信息素农药诞生了！
这是一种采用仿生技术来诱杀害虫的好办法。性信息素是昆虫分泌的一种化学物质，用以引诱同类昆虫前来与之交配。那么，是不是可以人工合成性信息素农药，用作诱饵杀灭害虫呢？美国研制的棉象虫性信息素农药可以诱杀棉田中90％以上的棉象虫；英国研制的水稻钻心虫蛾性信息素农药给水稻生产国带来了福音；日本已研制出防治果树、茶树和蔬菜等害虫的12种性信息素农药。这是一个十分有趣的试验：把一粒只有千分之一克重的金龟子性信息素农药胶囊放在高尔夫球场草坪上，半天功夫居然引来了一万多只雄性金龟子！
越来越多、越来越有效的无毒农药必将取代传统农药，到那时，对付害虫再也不用“敌杀死”之类了，可恶的害虫统统会自杀而死了。
科学施肥
查明了农作物需肥和作物缺肥的各项指标，就可以有目的地进行科学施肥，获取农作物高产量和高效益。
高产施肥指标可以分为三种，即最大生产潜力施肥、最大产量施肥以及最佳产量施肥等。所谓“最大潜力施肥”，是为了探索农作物的最大生产潜力，在力求其他条件都达最佳状态时所进行的施肥。其特点是不计工本，在肥料数量上充分满足，在养分元素上力求完全，做到作物任何生长阶段都不因肥料供应而影响最大产量。可以说，所有创造各国或世界产量最高纪录者皆然。
所谓“最大产量施肥”，是肥料效应曲线中达最大产量时的相应施肥量，即肥料效应曲线中的特定值。该值在正常条件下进行不同肥料用量试验后，便可由计算求出。但最大施肥量的经济效益并不是最高。
而“最佳产量施肥”，则是肥料效应曲线中达到最大经济效益时的产量的对应施肥量，它的数值一般比最大施肥量要低一些，但经济效益最为合理。
根据农作物需肥规律、土壤肥力、肥料类型以及科学诊断指标，确定适宜的施肥数量、次数、时间和方法，最大限度地提高化肥利用率。
农作物高产施肥分为基肥、种肥、追肥和根外追肥。基肥系指播种前施用的肥料，也称底肥，以有机肥为主、化肥为辅等。基肥的主要作用是培肥地力，疏松土壤，缓慢释放养分，供给农作物苗期和后期生长发育的需要。种肥是在作物播种时施在种子附近或随播种同时施入，供给种子发芽和幼苗生长所需的肥料，有些地方叫口肥、盖粪、窝肥。施用种肥以速效性化肥为主，也有施用腐熟农家肥的。追肥是为满足作物的各生育阶段对养分的需求，根据农作物需肥规律和生育特点施肥，分次追肥最重要。禾谷类作物一般采用“三攻”追肥法，即在施足基肥和用好种肥的基础上，拔节期施肥攻秆，孕穗期施肥攻穗，灌浆期施肥攻粒。
这里特别介绍根据田间诊断进行根外追肥，也叫叶面喷肥。就是把肥料溶解在水中，在作物生育后期喷洒在叶面上，通过叶片的气孔直接为农作物吸收利用，是一种经济有效的施肥方法。喷肥时一是选择喷肥时期，一般选在作物生育后期，即进入生殖生长阶段喷肥效果最好。二是掌握肥液浓度。三是讲究喷肥的方法，用超低量喷雾器喷施，要求雾粒微细，叶片易于吸收。
喷肥宜在无风的早晨或傍晚进行，气温略低，湿度较大，喷在叶面上的肥液蒸发慢，有利于作物吸收。
农作物施肥有四个发展趋势，即把优化施肥技术与施肥管理同步研究：一是随着新型肥料的研制与生产，如复合肥料、包衣肥料、长效肥料、塑膜肥料、微量元素肥料以及化肥增效剂等，研究在施肥过程中减少挥发流失或土壤固定，以提高肥料利用率。
二是从研究土壤营养诊断向研究植株营养平衡诊断与调节技术发展。应用现代快速化验技术和计算机诊断技术，准确地掌握植株和土壤的养分状况，按目标产量平衡施肥。
三是改进施肥方法。研制小型简易轻便机械，根据作物需肥规律，采用深施、底施、分层追施或喷施，提高肥料利用率。
四是建立计算机数学模型或专家系统。依据大量的土壤肥力测定和田间肥料试验结果，应用系统识别和结构优化方法建立合理施肥的数学模型。向农户因地制宜推荐最佳施肥量和施肥方法，建立咨询指导系统。特别是在不测试土壤肥力条件下，拟定符合实际情况的施肥方案，实现简易、快速、准确地科学施肥。
化肥增产
化肥的生产工艺解决了，农民也认识到施用化肥的增产效果。但怎样才能大规模地生产化肥呢？
土壤中含有一定数量的养分，但它满足不了农作物高产的需要。就拿氮素来说，土壤含氮量仅占千分之一，有机肥中含氮充其量不足1％，而农作物需氮量则要大得很多。科学家发现有一种可以作为氮肥来源的矿物质叫智利硝石，它的化学成分为硝酸钠，含氮量达到15％。但只有南美洲的智利才有储存和生产，而且储藏量很有限，很难供应全世界农田施肥之用。
社会在前进，科学在发展。
自然界的偶然现象常给人以启迪。科学家发现，在茫茫无际的空气中，80％的气体是氮气，在地球表面1平方米之上的空气中，就含有750万立方米氮。但出现的问题是，空气中的氮是氮气，在常温下它是一种惰性气体，活性极差。但在雷雨季节的雷鸣电闪、雨滴中经常夹杂着少量的氮素进入土壤。进一步观察发现，雷电产生的电火花温度很高，强迫“懒惰”
的氮气全部活跃起来，在氧气中燃烧变成二氧化氮。二氧化氮溶解在雨滴里，变成了硝酸，随雨滴进入土壤，硝酸再与土壤中的钠盐作用，生成了硝酸钠。这就是所说的硝石。科学家估算，雷鸣电闪，一个电火花通常长达几十公里，每年雷雨给大地带来的氮素多达4亿吨。
向大自然索取氮素，是科学家的研究课题。
随着电力工业的发展，1901年，科学家发明了“人造闪电”，即通过电弧迫使空气中的氮与氧化合成二氧化氮，进而获取氮肥——硝石。但是，用电弧法生产氮肥耗电多、成本高、效率低，不大可能进行工厂化生产。科学家进而研究，在高温高压环境下可以使氮气与氢气结合在一起，氮分子终于被拆散，生成一种新的氮氢化合物——合成氨。
1913年，德国建立世界上第一个合成氨装置，为发展氮肥工业奠定了基础。合成氨来源于氮和氢的化合。氮来自于空气，氢来自于水。水和空气又是自然界极为丰富的资源。在化肥工厂里，把矿石、煤、水、空气、石油等作为基本原料，先制成氨，再使氨与其他化学物质化合，生产出各类氮肥。化学肥料便于运输和机械作业，有效成分含量特别高，发挥肥效也特别快。例如100公斤尿素中就含有46％的氮素，施入土壤后5～7天即可溶解并为植物的根系吸收。
德国科学家后来发现了钾盐矿，并成功地从盐水中提取出氯化钾；19世纪初，德国建成了世界上第一座钾肥工厂。
现代化肥工业诞生了。它是从空气中的氮气制造氮肥，从磷灰石制成磷肥，从海（湖）水中提取钾肥。现今全世界已发展起丰富多样、品种齐全的“化肥世家”。举例来说：氮肥有尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、氨水等，磷肥有过磷酸钙、钙镁磷肥、磷酸铵等，钾肥有硫酸钾、氯化钾、碳酸钾等。此外，还有名目繁多的微量元素肥料，如硼酸（硼肥）、硫酸锰（锰肥）、硫酸铜（铜肥）、氯化锌（锌肥）、钼酸铵（钼肥）等等。为了控制肥料养分释放速度，科学家又相继研制了长效肥料、复合肥料和缓效性肥料等。
在传统农业阶段，农业生产依靠自身的有机营养如秸秆、枯枝、残茬等返回土壤以维持再生产，即所说的封闭式物质能量循环系统；化学肥料的投入，大大增加了外部物质能量的投入，即所说的开放式物质能量循环系统，极大地提高了耕地的产出率。
