今年初美国科学院、工程院和医学院联合发布了题为Science Breakthroughs to Advance Food and Agricultural Research by 2030的研究报告，描述了美国科学家眼中农业领域亟待突破的五大研究方向。
 

，整体思维和系统认知分析技术是实现农业科技突破的首要前提。

农业系统是复杂巨系统，已经很难再依靠“点”上的技术突破实现整体提升。报告建议将跨学科研究和系统方法作为解决重大关键问题的项。系统认知就是要从系统的要素构成、互作机理和耦合作用来探索问题解决的途径。“山水林田湖草是一个生命共同体”，农业领域的科学突破必须突破单要素思维，从资源利用、运作效率、系统弹性和可持续性的整体维度进行思考。我国农业生态效率不高、竞争力不强、生态不可持续的问题主要是在土地资源的利用方式上。因此，农业领域的科技突破需要从土地资源的治理、修复、提升入手。
 

第二，新一代传感器技术将成为推动农业领域进步的底层驱动技术。

量值定义，精准决定未来。美国将高精度、精准、可现场部署的传感器以及生物传感器的开发、应用作为未来技术突破的关键。当前传感器技术已经广泛应用在农业领域，但主要还集中在对单个特征如温度的测量上，如果要同时了解整个系统运行的机理，连续监测多个特征的联动能力才是关键。值得注意的是，新一代传感器技术不仅仅包括对物理环境、生物性状的监测和整合，更包括运用材料科学及微电子、纳米技术创造的新型纳米和生物传感器，对诸如水分子、病原体、微生物在跨越土壤、动植物、环境时的循环运动过程进行监控。新一代传感器所具备的快速检测、连续监测、实时反馈能力，将为系统认知提供数据基础，赋予人类“防治未病”的能力，即在出现病症前就能发现问题、解决问题。如果能在资源要素的利用环节即可精准发现和定量识别可能出现的风险问题，并能够实时进行优化调整，将彻底改变我国农业生产利用方式。因此，新一代传感器技术将是我国必须掌握的关键技术。