Bilim dünyasında kabul gören en önemli yaklaşımlardan biri, tarımın insanlık
tarihinde uzun ve belirsiz bir süreç olan neolitik (cilalı taş) dönemde gerçekleşen
ilk büyük bilimsel ve teknolojik devrim olmasıdır.

Tarımın devrim olarak nitelenmesinin esas nedeni, insanları tarımsal üretimin etkisi ile yerleşik hayata mecbur bırakması, bu vesile ile ilk mülkiyet ve hukuk kurallarının ortaya konması, üretim için gözlem ve ölçümlerde ihtiyaç duyulan geometri, astronomi, aritmetik bilimlerinin gelişmesini teşvik etmesidir.

İnsanlık tarihi ile başlayan gelişmelerin son elli yılında, topraksız tarım, sürdürülebilir tarım, organik tarım ve nanoteknojilerin tarımsal uygulamalarını keşfetmiş bulunuyoruz.

Bitki besleme alanında ilk ölçüme dayanarak yapılan deneysel çalışmalar Belçika’lı fizikçi J.B. van Helmont (1580-1644)’a aittir. Araştırıcı ünlü denemesinde; 90.72 kg (200 lb) kuru toprağı saksıya koyduğunu, suladığını ve ağırlığı 2.27 kg (5 lb) olan söğüt fidanı diktiğini aktarır. Saksının üstünü toprak kayıplarını engellemek için delikli bir kapak ile kapattığını, bitkiyi sadece yağmur suyu veya (gerekli olduğunda) arı su ile suladığını 5 yılın sonunda toprağın neredeyse aynı ağırlıkta kaldığını sadece 57 g kaybettiğini, söğüt bitkisinin ise 2.27 kg’dan 77 kg’a ulaştığını tespit etmiştir. Araştırıcıya göre; beş yılda kabuk, odun ve kök olarak yaklaşık 75 kg artış gösteren bitkiyi yalnızca su beslemişti.

Canlıdan kopan bir parçanın gelişerek yeni bir birey oluşturmasına vegetatif üreme ve bu şekilde birbitkiden alınan parçanın tekrar yeni bir bitki oluşturana kadar geçen süre ile denenmesine de
Vegetasyon Denemesi denir.

Bitkilerin beslenmesinde, büyüme ve gelişmesinde mineral maddelerin önemi İngiliz bilim insanı John Woodward (1665-1728) tarafından ortaya konmuştur.

İngiliz bilim insanı Stephan Hales (1677-1761), 1727’de yayınlamış olduğu “Bitki Statiği” adlı kitabında araştırmaları ve denemelerinin sonuçlarını tartıştığı kitap bitki fizyolojisi üzerine yayınlamış olan ilk kitap niteliğini taşır. 

Joseph Priestley (1733-1804) 1775 yılında nane bitkisi ile yapmış olduğu denemede; CO2’ten arınmış bir ortamda yetiştirildiğinde, ortam havasının karbon dioksit ile bozulduğunu fark etmesi bitkilerin “solunum” yaptığı düşüncesini uyandırdı. 

Priestley tarafından oksijenin keşfi, bitkilerde solunum, fotosentez, büyüme ve gelişme gibi o zamana kadar bilinmeyen birçok kapının kilidinin açılmasına yarayan anahtar görevini üstlenmesine yardımcı oldu.

Jean B. Boussingault (1802-1887)’da bitkilerin humussuz topraklarda gelişebileceklerini deneysel olarak ispatlamıştır.

Kültür bitkilerinin atmosferin elementel N’dan faydalanamayacakları kanısında olan Boussingault, bitki nöbetleşmesi ile ilgili tarla denemeleri kurmuştur. Tarla denemeleriyle ortaya koyduğu sonuçlar nedeni ile Boussingault’a birçok kişi tarafından “Tarla denemecilerinin babası” ünvanı verilmiştir

Rothamsted’deki ilk çalışmalarla doğrulanmış olmasına rağmen topraktan mineral gübreler ile devamlı iyi bir ürün alınamamasının nedeni toprağa uygun bir ziraat sisteminin uygulanmamış olmasından kaynaklanmaktadır.

Knop’un deneyleri sonucunda, bitkinin büyüme ve gelişmesi için mutlak gerekli besin elemetleri olarak N, P K, Ca, Mg, eser miktarda demir (Fe), kükürt (S), gösterilmiştir.

Bir taraftan mineral ve sentetik N’lu gübrelerin tarım topraklarına uygulanması diğer taraftan ise P’lu ve K’lu gübrelerin üretimi, daha fazla ve nitelikli verim alınmasına yardımcı oldu.

Yirmi birinci yüzyılda gelişen çevre bilinci, tarım topraklarının yerleşimde ve sanayide kullanılması ile elden çıkması, su kaynaklarının giderek azalması ve çeşitli sebeplerle kullanılması ile klasik yöntem olarak kabul edilen açıkta (tarlada) yapılan, serpme veya bant şeklinde uygulanan gübreleme ile karık usulü yapılan sulama sistemlerinin gelişmesine ve değişimlerine neden olmuştur.

21. yüzyılda topraksız yetiştiricilik, organik tarım, sürdürülebilir tarım ve iyi tarım uygulamaları kavramları geliştirilerek değişik üretim metodları ortaya konmuştur. Yine bu yüzyılda damla sulama sistemi ile gübreleme prensipleri ortaya konulmuştur.

İlki toprak ve yetiştirme ortamı koşulları, ikincisi yetiştirme ortamı, üçüncüsü gübre seçimi ve uygulanacak gübreleme yöntemleri, dördüncüsü doğru bir program ve gübreleme için konu ile ilgili çalışanları sürekli olarak yeniliklerden haberdar edilmesidir.  

Yapılacak gübreleme programları ile başarı oranı hızla artacak ve elde edilen verim-kalite dengesi
olumlu yönde etkilenecektir. Böylelikle gereksiz gübre kullanımı ortadan kalkacağı için, hem ekonomiye hem de çevre kirliliğinin önlenmesine katkılar olacak ve
olumlu sonuçlar alınacaktır.

Nanoteknoloji kelimesini ilk defa kullanan Tokyo Bilim Üniversitesi’nden Norio Taniguchi olmuştur.
1974’de yayınlanan bir makalede Taniguchi “‘Nanoteknoloji’ genel olarak malzemelerin atom atom ya da molekül molekül işlenmesi, ayrılması, birleştirilmesi ve bozulmasıdır.” olarak dile getirilmiştir.

Tarımsal üretimde bu teknoloji kullanılarak: Patojen ve bulaşık maddelerin belirlenmesi, nano partiküllerle kaplanan tarımsal ürünlerin üretilmesi, çiftlik hayvanlarının yem rasyonlarında kullanılan nano-partiküllerin patojenleri bünyede zarar yapmadan önce engellemesi, gıda kalite sensörlerinin geliştirilmesi, tad, kalite ve besin değerlerinin iyileştirilmesi, zehir etkisi gösterebilecek maddelerin tarımsal ürünlerden kaldırılması, toprak özelliklerinin iyileştirilerek tarımsal verimliliğin arttırılması, ilaç, gübre ve suyun toprakta tutulma veya yıkanmasının sağlanması yönünde çalışmalar ön plana çıkmış durumdadır.