農業機械化

蒸汽機、內燃機的發明推動拖拉機、收割機等農用機械普及，替代人力畜力。

影響：耕地效率提高，美國小麥單產從1860年的每英畝15蒲式耳增至1900年的30蒲式耳。

化學肥料的突破

1840年哈伯法合成氨技術實現工業化生產氮肥，解決土壤氮素短缺問題。

案例：20世紀初全球糧食產量因化肥使用增長約50%。

電力灌溉系統

電動水泵和輸水管網普及，干旱地區農業產能大幅提升。

數據：美國加州中央谷地通過灌溉使棉花產量翻倍。

農藥與殺菌劑的廣泛應用

1940年代DDT等殺蟲劑發明，有效控制蝗災和作物病害。

爭議：雖短期增產，但長期導致生態污染（如《寂靜的春天》揭示的問題）。

雜交水稻與半矮稈作物

袁隆平團隊1973年成功研發雜交水稻，單產比常規稻提高20%-30%。

國際水稻研究所（IRRI）推廣的“IR8”水稻品種在東南亞單產翻倍。

矮稈化育種

諾曼·博洛格（Norman Borlaug）培育的墨西哥小麥品種“半矮稈618”抗倒伏且高產，引發全球糧食增產浪潮。

成果：1961-1980年全球小麥產量增長60%，印度從饑荒國躍升為糧食出口國。

轉基因作物普及

抗蟲（Bt玉米）、耐除草劑（Roundup Ready大豆）減少農藥使用，美國轉基因玉米占比超90%。

分子育種與基因編輯

CRISPR技術精準改良作物性狀，中國科學家2021年用基因剪刀培育抗白葉枯病水稻，田間增產23%。

精準農業與數字技術

無人機、物聯網、衛星遙感實現變量施肥、病蟲害預警，美國農場平均增產5%-10%。

以色列滴灌技術結合AI，節水40%的同時提升產量。

氣候智慧型農業：耐旱、耐鹽堿品種應對氣候變化。

合成生物學：人工固氮、光合作用優化（如C4水稻）。

光合靶向激發增產技術：通過外部靶向激發技術調節農作物光合產量限制因子，在現有生產技術上實現再增產。

垂直農業：城市中的LED植物工廠突破土地限制。

這些階段的技術迭代表明，農業增產始終圍繞效率提升、抗逆性增強、資源節約三大主線展開，未來需平衡產量與生態可持續性。