Thế giới nói chung đã từng trải qua cuộc cách mạng xanh lần thứ nhất trong nông nghiệp. Đó là nền nông nghiệp sử dụng giống cải tiến, thâm canh sử dụng nhiều phân bón hóa học, thuốc bảo vệ thực vật để tăng năng suất cây trồng, đặc biệt là cây lương thực. Có thể nói, cuộc cách mạng này khá thành công khi tạo ra những bước tiến vượt bậc về năng suất. Thế nhưng, mặt trái là ô nhiễm môi trường, suy thoái đất, chi phí sản xuất cao, mất an toàn thực phẩm, đe dọa sức khỏe của người tiêu dùng và của chính nông dân sử dụng hóa chất, giảm đa dạng về cảnh quan nông nghiệp, và suy giảm đa dạng sinh học dẫn đến dịch bệnh ngày càng phổ biến. Bên cạnh đó các thách thức của BĐKH ngày càng rõ rệt.
Hiện nay có 2 xu hướng nông nghiệp chính là Nông nghiệp sinh thái (agro-ecology)
Nông nghiệp sinh thái là nền nông nghiệp sử dụng các nguyên tắc của hệ sinh thái tự nhiên (thuận thiên), dựa vào đa dạng sinh học, chỉ sử dụng hóa chất hợp lý khi rất cần thiết, thúc đẩy sử dụng phân hữu cơ để thâm canh nông nghiệp. Lý tưởng nhất là canh tác hữu cơ hoàn toàn không dùng hóa chất, nhưng mô hình này đòi hỏi các điều kiện khắt khe và khó nhân rộng. Nông nghiệp sinh thái còn bao gồm rất nhiều thực hành nông nghiệp, áp dụng công nghệ khác nhau, như: nông lâm kết hợp, nông nghiệp bảo tồn (bảo tồn đa dạng sinh học và đất) cho các vùng đất dốc, thâm canh lúa bền vững (SRI và SRP), hệ thống tổng hợp chăn nuôi và trồng trọt, VAC, nông nghiệp tự nhiên (permaculture), nông nghiệp tuần hoàn… sử dụng nguyên lý của hệ sinh thái để tăng tính chống chịu trước các tác động của biến đổi khí hậu mà vẫn đảm bảo thu nhập, năng suất và đảm bảo an toàn thực phẩm, giảm thiểu khí thải nhà kính từ nông nghiệp và góp phần tăng lưu trữ carbon. Nông nghiệp bảo tồn và nông lâm kết hợp phổ biến canh tác nhiều tầng trên đất dốc nhằm tạo lớp phủ xanh thực vật đa dạng nhằm giảm xói mòn và tăng đa dạng sinh học. Nông nghiệp tuần hoàn dựa trên việc sử dụng tối đa các phụ phẩm NN, chuyển đổi thành hữu cơ bồi bổ đất, chế biến phụ phẩm thành giá trị gia tăng bổ xung cho sản phẩm chính.
Phong trào Nông nghiệp sinh thái được phổ biến ở châu Âu, châu Mỹ và được coi như Cách mạng xanh lần thứ hai.
Gần đây FAO đề xuất khái niệm nông nghiệp thông minh với khí hậu, rất gần với nông nghiệp sinh thái. Nền nông nghiệp có khả năng tăng năng suất bền vững, chống chịu và thích ứng tốt với BĐKH, giảm phát thải khí nhà kính và đảm bảo an ninh lương thực và các mục tiêu phát triển“. Theo định nghĩa mới nhất của Fao (2014), Nông nghiệp thông minh với khí hậu hướng đến ba mục tiêu là an ninh lương thực, thích ứng và giảm thiểu BĐKH, dựa trên 03 trụ cột là:
- Tăng năng xuất nông nghiệp bền vững nhằm thúc đẩy sự tăng trưởng công bằng về thu nhập, an ninh lương thực và phát triển,
- Thích ứng và xây dựng được khả năng chống chịu với BĐKH từ cấp nông hộ đến cấp quốc gia,
- Phát triển được các cơ hội nhằm giảm thiểu phát thải từ nông nghiệp so với trước đây.
Như vậy, nông nghiệp thông minh không chỉ đề cập đến các giải pháp công nghệ đa dạng cải thiện hệ thống sản xuất (bao gồm công nghệ cao phù hợp với điều kiện nông dân nhỏ, công nghệ thích ứng, công nghệ truyền thống…) mà còn đề cập đến các giải pháp chính sách thúc đẩy bao gồm cả thị trường và giải pháp huy động tài chính cho phát triển nông nghiệp. Nông nghiệp thông minh sẽ giúp kết nối các mảng thích ứng với biến đổi khí hậu và chiến lược đầu tư cho NN.
Nông nghiệp chính xác (hay là Nông nghiệp số, NN thông minh) chủ yếu phát triển ở Mỹ, Canada, Úc… là xu hướng ứng dụng CNTT hay công nghệ số và điều khiển học trong NN. Số liệu nông học được chuyển thành dữ liệu máy tính là những thông số được vận dụng trong lựa chọn hệ thống canh tác trong các nông trại. Ngành nông nghiệp chính xác có nhiều tiềm năng để giảm chi phí nguyên liệu (bao gồm cả nhiên liệu, phân bón và thuốc trừ sâu) cũng như nâng cao chất lượng sản phẩm sau cùng. Người nông dân sản xuất thực phẩm nuôi sống con người bằng những máy móc chuyên dụng phụ thuộc theo những đặc thù riêng của từng vùng và mỗi loại cây trồng, vật nuôi. Những thiết bị trong quy trình canh tác nông nghiệp ngày nay đều được trang bị những cảm biến. Dữ liệu cảm biến cung cấp có thể là áp suất dầu, độ cao ống chính, tốc độ trục quay hoặc các dữ liệu nông học (độ ẩm, hàm lượng nitơ…). Qua đó, các nhà sản xuất đã thiết kế, chế tạo nhiều loại thiết bị với những mô đun phần cứng có thể lắp lẫn trên nhiều thiết bị khác nhau. Giải pháp nông nghiệp thông minh (Itelligent Agricultural Solution-IAS) cung cấp những giao tiếp cảm biến và kết nối vệ tinh thông qua kết nối mô đun dựa trên điện toán đám mây để cung cấp dịch vụ thuê bao cho cả nông dân và các đại lý. Khi chuẩn bị vào mùa vụ, kỹ thuật viên của các đại lý có thể giúp nông dân nhận được máy móc thiết bị thiết lập cho loại hình hoạt động mà họ cần dùng.
Trên thế giới ngày nay đã có nhiều tập đoàn nông nghiệp đạt giá trị doanh thu hàng tỷ USD trong lĩnh vực máy nông nghiệp trang bị cho những nông trại lớn, có quy mô vừa và nhỏ cũng như sử dụng gia đình. Nhiều tập đoàn đã sản xuất máy liên hợp thu hoạch ngũ cốc; cung cấp thiết bị rải phân ướt, khô; hóa chất bảo vệ mùa màng, thiết bị phun hóa chất…Trong đó, máy liên hợp thu hoạch ngũ cốc là một sản phẩm tiêu biểu. Với một màn hình giao diện cảm ứng màu; thiết bị này giúp người vận hành có thể kiểm tra, điều khiển đa chức năng chỉ bằng một cú chạm tay. Máy còn cung cấp những bản đồ cho biết năng suất, tích hợp dữ liệu từ sản lượng thu hoạch, độ ẩm của hạt đến những thông tin GPS khác.
Nông nghiệp đảm bảo dinh dưỡng do FAO đề xuất gần đây. Nông nghiệp đảm bảo dinh dưỡng là một cách tiếp cận dựa trên thực phẩm để phát triển nông nghiệp, đặt thực phẩm giàu dinh dưỡng, đa dạng chế độ ăn uống và thực phẩm được bổ xung dinh dưỡng là trọng tâm của việc khắc phục tình trạng suy dinh dưỡng và thiếu vi chất dinh dưỡng.
Cách tiếp cận này nhấn mạnh nhiều lợi ích thu được từ việc thưởng thức nhiều loại thực phẩm, nhận ra giá trị dinh dưỡng của thực phẩm đối với dinh dưỡng tốt, và tầm quan trọng và ý nghĩa xã hội của ngành nông nghiệp và thực phẩm để hỗ trợ sinh kế nông thôn. Mục tiêu tổng thể của nông nghiệp đảm bảo dinh dưỡng là làm cho hệ thống thực phẩm được trang bị tốt hơn để tạo ra kết quả dinh dưỡng tốt. Phương thức này phổ biến đối với các vùng nghèo, khó khăn ở các nước chậm phát triển và đang phát triển thông qua Chương trình Không còn nạn đói.