傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)依賴種子改良、化肥增產(chǎn)、農(nóng)藥防害的"三板斧"模式，在過(guò)去50年推動(dòng)全球糧食產(chǎn)量增長(zhǎng)超300%。但根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（FAO）數(shù)據(jù)，2010年后全球主要作物單產(chǎn)增速已從年均2.1%降至0.6%，三大技術(shù)瓶頸正在制約糧食生產(chǎn)。

遺傳多樣性限制：傳統(tǒng)育種依賴自然突變和人工選擇，然而作物遺傳多樣性有限。例如，現(xiàn)代水稻和玉米品種的親緣關(guān)系較近，可挖掘的高產(chǎn)基因逐漸減少，導(dǎo)致增產(chǎn)幅度逐漸變小，如雜交水稻的增產(chǎn)幅度已從 20 世紀(jì) 70 年代的 20% 降至近年來(lái)的 5% 以內(nèi)。

抗逆性代價(jià)：過(guò)度追求高產(chǎn)可能導(dǎo)致作物抗病蟲害、耐旱等抗逆性下降。如 2020 年印度小麥銹病大流行，部分高產(chǎn)品種因缺乏抗病基因而絕收。雖然 CRISPR 等基因編輯技術(shù)能繞過(guò)傳統(tǒng)育種的緩慢過(guò)程，但受限于目標(biāo)性狀的復(fù)雜性和基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的不確定性，如水稻氮肥高效利用基因尚未完全破解。

土壤養(yǎng)分飽和：長(zhǎng)期大量施用化肥導(dǎo)致土壤氮、磷含量超標(biāo)，肥料利用率降低。例如中國(guó)東北黑土區(qū)氮肥利用率已不足 30%，全球農(nóng)田平均氮肥利用率從 1960 年代的 50% 降至目前的 30%-40%，剩余部分隨雨水流失或揮發(fā)。

環(huán)境負(fù)外部性：過(guò)量施肥引發(fā)水體富營(yíng)養(yǎng)化，如中國(guó)太湖藍(lán)藻危機(jī)；導(dǎo)致土壤酸化，pH 值下降 0.2-0.5 單位 / 十年；還會(huì)造成溫室氣體排放，氮肥生產(chǎn)釋放一氧化二氮，其溫室效應(yīng)是 CO?的 28 倍。

抗藥性快速進(jìn)化：害蟲和病原體對(duì)農(nóng)藥的抗性發(fā)展速度遠(yuǎn)超預(yù)期。例如，鱗翅目害蟲對(duì)擬除蟲菊酯類農(nóng)藥的抗性在 10 年內(nèi)普遍達(dá)到 50 倍以上。2021 年南非玉米螟蟲因?qū)?Bt 毒素產(chǎn)生抗性，導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因玉米田損失率達(dá) 40%。

生態(tài)鏈破壞：廣譜農(nóng)藥殺傷非靶標(biāo)生物，如傳粉昆蟲、土壤微生物，削弱生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。例如，新煙堿類農(nóng)藥被證實(shí)導(dǎo)致蜜蜂種群衰退，威脅全球 75% 農(nóng)作物的授粉。

單一技術(shù)疊加的局限性：“高產(chǎn)品種 + 大量化肥 + 農(nóng)藥” 的組合忽視了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的整體性。例如，印度旁遮普邦因過(guò)度依賴這套模式，導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量下降 30%，陷入 “增產(chǎn) — 退化” 惡性循環(huán)。

極端天氣影響：全球變暖加劇了極端天氣頻發(fā)，如干旱、洪澇等，傳統(tǒng)品種和種植模式難以適應(yīng)。2022 年巴基斯坦小麥因高溫減產(chǎn) 15%，而現(xiàn)有耐旱品種的增產(chǎn)潛力僅能緩解 10%-15% 的損失