一是新病蟲害和入侵生物的管理.對病蟲害管理的研究似乎陷入發(fā)現(xiàn)新藥物——病菌和害蟲出現(xiàn)耐藥性——尋找新藥物的怪圈中.小麥稈銹病曾是影響小麥產(chǎn)量的主要病害之一,但20世紀40年代就已經(jīng)找到了抗銹病小麥品種,并在20世紀60年代大面積推廣,促成了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的“綠色革命”,但1999年在非洲又發(fā)現(xiàn)了新的稈銹病菌,據(jù)估計現(xiàn)在全球80%的小麥面臨感染的風(fēng)險.2005年新發(fā)現(xiàn)的柑橘綠霉病威脅著美國近百億元產(chǎn)值的柑橘產(chǎn)業(yè).未來的農(nóng)業(yè)抗病蟲害技術(shù)既要考慮到病蟲害的抗藥性,還要考慮治理方法對營養(yǎng)和健康的影響,以及對環(huán)境的影響.
　　二是提高水資源利用效率.美國農(nóng)業(yè)耗用了美國80%的淡水資源,在西部一些地區(qū),這一比例高達90%.隨著工業(yè)和城市用水量的增加,減少農(nóng)業(yè)用水成為必然要求.但減少農(nóng)業(yè)用水并非易事,它需要從生物育種、作物管理、水資源管理等各方面進行綜合地研究.
　　三是減少農(nóng)業(yè)對環(huán)境的影響.現(xiàn)在的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式,無論是作物生產(chǎn)還是畜牧業(yè),都對環(huán)境有很大的影響.化肥、農(nóng)藥、土壤污染和退化、溫室氣體排放,農(nóng)業(yè)無一不對周圍打下了自己深深的烙印.未來的農(nóng)業(yè)技術(shù)不但要減少化肥、農(nóng)藥、家畜糞便等對環(huán)境的污染,還要保持土地的品質(zhì),保證農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)能力.
　　四是適應(yīng)氣候變化增加糧食生產(chǎn).靠天吃飯是幾千年來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本狀況,雖然近來情況有所改變,但是即使當(dāng)今最發(fā)達的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系,仍擺脫不了氣候的制約.氣候變化帶來的氣溫升高、極端天氣等情況會影響作物的播種時間、生產(chǎn)周期、病蟲害防治、水資源供給,農(nóng)業(yè)科研需要創(chuàng)造出適應(yīng)未來氣候和環(huán)境的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng).
　　五是管理生物燃料和生物能源的生產(chǎn).進入21世紀以來,美國生物燃料生產(chǎn)呈現(xiàn)爆炸式增長,2011年美國生物酒精的產(chǎn)量是2002年的6倍,與糧食爭地成為人們關(guān)注的一個問題,美國農(nóng)業(yè)部和能源部在纖維素酒精等新型生物燃料生產(chǎn)上投入大量研發(fā)資金,但開發(fā)新的生物能源原料也需要注意它對資源和環(huán)境的影響、病蟲害管理、長短期效應(yīng),以及它可能受到的影響.
　　六是健康和有營養(yǎng)的食品.美國最近不斷有細菌污染等導(dǎo)致食品源疾病的出現(xiàn),引起了人們的極大關(guān)注,也顯示出美國的食品安全管理體系并非天衣無縫.未來的食品科學(xué)研究不但需要有健康方面和科學(xué)進展、先進的檢測方法,還需要對從農(nóng)場到餐桌的全過程的深入分析和研究.
　　七是全球糧食危機愈發(fā)嚴重.1980年到2010年,美國用於農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的土地面積持續(xù)下降.盡管美國的糧食產(chǎn)量還是不斷增長,但全球糧食危機情況卻愈發(fā)嚴重,今後十年全球?qū)⒂?億人口處於糧食不安全狀態(tài).美國的農(nóng)業(yè)科研為解決全球糧食不安全狀態(tài),需發(fā)揮兩方面的作用：一是提高發(fā)達國家的糧食生產(chǎn)效率,增加糧食單產(chǎn)量；二是幫助發(fā)展中國家提高糧食產(chǎn)量.