農業、林業與土地使用的改變造成每年有199億噸碳排放當量，其中牛與其他反芻動物產生的甲烷佔了約83億噸。隨著人口增長需要越來越多的糧食供給，進而造成碳排放量的提升，因此農業仍是世界上最大的溫室氣體貢獻者之一，且在未來20年中預計佔總排放量的20%，其中大部分是從牛打嗝的氣體與稻田中的細菌而來。根據路透社的報導，全球諮詢公司麥肯錫發佈了一份報告，該報告概述農場作業效率如何抑制全球暖化的影響，並且指出環保組織建議消費者減少牛肉與羊肉的消費量，另外，降低食物浪費和森林砍伐皆對於碳排放有很大的影響力。然而，從「農場」著手具有潛力使碳排量有效率地減少。與未採取措施相比，到2050年時，每年可能減少46億噸二氧化碳當量，也就是說減少約20%的碳排放量以防止全球溫度提升攝氏1.5度。因此，從農業中減少碳排放的第一步即為盡可能有效率地生產糧食，也就是改變耕作方式，報告指出在25項措施中有幾項影響最大，如下： 新型農業機具的使用：使用零排放替代化石燃料的拖拉機並結合收割機的使用將產生最大的影響，其可創造出高效率耕作方式並因新科技的採用能顯著減少農場溫室氣體的排放，然而現今市面上尚無商用機具產出。【延伸閱讀】氣候、農業和糧食安全：深入研究三者之間係（1/3） 減少反芻動物甲烷排放：反芻動物在食物消化中會產生甲烷，如牛、羊和水牛等，其溫室氣體的排放比2016年中國以外的任何國家還多。因此，基因篩選和育種農場中能夠排放較少甲烷的動物也可產生巨大的影響力。育種者已展現出每頭可減少5%甲烷，甲烷是比二氧化碳還具影響力的溫室氣體，另外，一些飼料添加劑也有助於減少碳排放。

由於近幾週的天氣狀況可能為青貯料的生產帶來許多挑戰，舉例來說，大部分地區異常乾燥炎熱，使農民在短時間內將大量泥漿散佈於草地上。牧草在乾燥的環境下會微量吸收泥漿中的養分，然而在經過數天溫暖潮濕的天氣則容易促成硝酸鹽的大量吸收。若放任不管，其不僅會嚴重降低青貯料的品質，也會因青貯料中產生的氣體進而危害人類與動物的健康，因此牧草專家提出牧草照護之警告，並指出今年春天可能需要解決此問題。 　　青貯料專家David Davies博士表示牧草中含大量的硝酸鹽會帶來幾個問題： 青貯料發酵不理想：硝酸鹽具有緩衝劑的特性，使青貯料發酵時pH值無法正常下降，也就意味著發酵狀況不佳。 硝酸氣體被吸入後對肺部造成永久性傷害：不好的發酵狀況會導致pH值緩慢降低，而牧草中的硝酸鹽則轉化為棕色二氧化氮氣體。該氣體二氧化氮質量較空氣重，其會向下沉澱於青貯料並持續存在一天或更長的時間，因此偶爾可看到其充滿於堆藏的青貯料中，或在壓膜後不久就會產生。這個氣體的問題是它與水接觸時會轉化成硝酸，當動物吸入肺部後會造成嚴重的永久性致命的傷害，稱筒倉氣病，這也解釋了為何整個牲畜的棚架需安置於堆藏青貯料附近，因為使用這樣的方式僅造成極少的損失。 攝入高含量硝酸鹽飼料，影響動物生理表現：營養學家Pete Kelly表示每天每頭牛的硝酸鹽總攝入量應少於150克，若牛食用高硝酸鹽青貯料，則會影響牛循環氧氣的能力並導致表現性下降。此外，餵食青貯料中的硝酸鹽含量升高也會使瘤胃發酵變質，這導致瘤胃中的氨濃度很高使糞便非常疏鬆、增加牛奶尿素氮含量，並有可能損害生育能力。若與尿素處理過的穀物一起餵食會嚴重加劇這種情況。【延伸閱讀】關於食用動物抗生素之替代品使用與研究仍需有更多有效數據及資料 　　根據硝酸鹽帶來的問題，David Davies的建議如下： 遠離危害，適時尋求醫療協助：若在製造青貯或剛造出青貯料後發現到二氧化氮的生成，需遠離這些青貯料。如果對於在農場工作的人有接觸該氣體的疑慮，可快速轉移鄰近畜舍的牲畜並尋求醫療協助。 採取相關措施降低危害風險： 牧草樣本成分分析：農民在製作青貯料前可先將牧草樣本送至進行硝酸鹽與粗蛋白分析。粗蛋白超過18%以及硝酸鹽含量超過0.25%可能表示這批原料有問題，因此強烈建議稍等一下再進行裁切。但是，硝酸鹽含量介於0.15%-0.25%對於發酵也是有問題，這不僅是因為其提升了牧草的緩衝能力，也還因為高含量硝酸鹽與低草糖(發酵所需的基質)會進行生物性反應。 使用高強度的化學添加劑—青貯料防腐劑於青貯料的製程中：目前已知的青貯料防腐劑產品，Safesil Challenge, Kelvin Cave Ltd.的青貯料保存專家Andy Strzelecki技術總監表示該產品已被開發出用於低乾性飼料，其有正確含量的亞硝酸鈉可抑制泥漿中梭狀芽胞桿菌和腸桿菌的生長，藉以去除有害細菌，同時還含有苯甲酸鈉和山梨酸鉀，可消除酵母和黴菌的活性，從而降低發酵不良的風險且不會損害青貯飼料的發酵。此外，因為良好的發酵狀況，青貯料將變得更可口，並且對動物的健康和表現更好。 　　因此，在今年首次裁切的青貯料中，可能潛在大量的梭菌和腸球菌等有害菌，導致較差的青貯料生成，假如對於今年度的飼養有疑慮，在額外搭配任何含尿素的草料或穀物前需考量到所有的成分配給與細菌群組成。

由於韓國大量使用抗生素，因此被歸類為具有多重抗藥性細菌，或稱作超級細菌的高風險國家。根據韓國環境部的報告指出在牲畜廢水處理設備、汙水處理場與河流中檢測到抗生素。目前已知最有效去除水中抗生素的方法是利用由熱分解金屬有機框架合成的多孔碳複合材料(MOF)，其可在水中吸附抗生素以淨化水質，然而，一般用於合成MOF的有機配位基價格非常昂貴，因此成本為量產MOF最大的障礙。 　　為了開發出更具成本效益的解決方案，由韓國科學技術研究院(Korea Institute of Science and Technology, KIST)水循環研究中心的研究人員Jung Kyung-won和Choi Jae-woo帶領的研究團隊利用日常生活中常見的PET廢棄瓶子開發出一種高效吸附材料。PET是一種由乙二醇和對苯二甲酸聚合而成的高分子化合物，其中對苯二甲酸是合成MOF有機配位基的主要成分，因此研究團隊欲從PET廢棄瓶中萃取出高純度對苯二甲酸以合成高效吸附材料，該新材料有望幫助解決因抗生素滲入水中而引起的環境毒素和抗藥菌的問題，進而成為改善環境與經濟的方法。【延伸閱讀】印度理工學院利用蘆薈去除水中油分 　　開發吸附材料的過程中，以鹼性水解作用來引發中和反應，從而產生高純度對苯二甲酸。為了最大化鹼性水解作用的效率，研究團隊採用了超聲輔助相轉移催化劑的工藝，透過優化加工過程，該團隊成功萃取出100%高純度對苯二甲酸，並以鐵為基底的MOF作為前驅物，其賦予吸附材料磁性，然後將其用於開發多孔碳複合材料。透過這樣的方式得以開發出一種生態材料，此材料在吸附後可利用外部磁場輕鬆地將吸附物從混合物中分離出來。研究團隊進一步利用四環素(用於治療細菌感染的抗生素)來測試多孔碳複合材料的吸附能力，結果顯示新型多孔碳複合材料可在一般水中環境下(pH=6) 約90分鍾100%去除四環素，其吸附率為671.14 mg/g，優於先前開發的吸附劑。另外，為了評估其可重複吸附能力，研究團隊進行了5次吸附—去吸附的循環，並發現即使重複使用，其仍保有90%的吸附能力，即表明新型多孔碳複合材料具高度穩定性和能夠廣泛應用於水資源處理。 　　Jung Kyung-won表示利用廢棄塑膠製造出的多孔碳複合材料除了可防止環境汙染，更能適用於從生態材料到能源材料的各個領域，期望它能很快被視為具有附加價值的生態材料。

農產品從農場收成到商場展售的過程中，其有時會被微生物汙染，受污染的農產品可以透過接觸其他食品直接傳播病原體，也可以透過與食品接觸的表面間接傳播病原體。由於食源性疾病可能由大量病原體引起，其中包括多種病毒和細菌，因此汙染的農產品易導致造成疾病的食物增加。Artie McFerrin化工系副教授Mustafa Akbulut表示食用受汙染的未加工食品導致每年數百人生病，因此食品汙染不僅對於健康有巨大的影響，也對經濟造成極大的負擔。傳統防止收成後發生污染的做法是將新鮮農產品清洗乾淨，再用強效抗菌劑消毒，如過氧化氫或乙酸。然而，細菌若數量足夠多會形成生物膜，或是細菌躲藏在難以清潔到的部分時，他們皆可免受消毒劑的作用。當前雖有許多防止間接傳播的方法，從抗菌表面塗料到抗附著聚合物等開發，然而這些方法起初有效，但基於各種因素使其隨時間的流逝而失去效用。 　　為了防止新鮮農產品交叉汙染並克服當前技術所帶來的障礙，德州農工大學Akbulut的團隊開發出一種塗料，除了能夠殺菌外，其也具有極強的防水性。研究員表明多數細菌只能在水性環境中生存，因此其難以繁殖或黏附在超疏水的食品表面，進而減少殺菌劑的使用，從而防止產品交叉汙染並增加塗料整體的壽命。該塗料可用於接觸食品表面的相關設備，如輸送帶、滾筒和收集桶，相關研究發表於《ACS Applied Materials & Interfaces》期刊中。 　　為了開發出雙功能塗料，研究團隊從鋁板開始著手。鋁板是常用於食品工業中接觸食品表面的金屬，而研究員更利用高溫化學方法將二氧化矽的薄層附著在金屬表面上，接著以這薄層為基底，再加入二氧化矽及天然溶菌酶 (從眼淚和蛋清中可發現該物質) 的混合物。二氧化矽-溶菌酶層與二氧化矽-鋁層結合在一起後即構成新型塗層。在顯微鏡下可看到塗層表面為粗糙質地，這種亞微觀的粗糙度或塗層上的微小凸起與縫隙是超疏水性的關鍵。工程學院的研究生Shuhao Liu表示一般而言，若增加粗糙度，其疏水性會增加，但仍有極限，因為過於粗糙的材質可使細菌躲在縫隙中而汙染食物。因此，研究員進一步調整二氧化矽和溶菌酶的比例，使其粗糙度能產生最佳的疏水性，且不會損害塗料整體的功能。研究員以鼠傷寒沙門氏菌和無毒李斯特菌兩種致病細菌菌株來測試新型塗層是否有效抗菌，結果顯示食品表面上的細菌量較裸露的表面減少99.99%。【延伸閱讀】能讓香蕉在六天內都不會變黑的保鮮膜 　　儘管這項研究在防止細菌擴散具有很高的功效，但其仍須更多的相關研究以確定是否在防止病毒交叉汙染方面也同樣具有效用。此外，雖然該塗料較其他相似物具有更長的壽命，但在一定的使用量後，仍須重新塗覆，因此，研究團隊正以此構思來開發出更永久的雙功能塗料，創造出能夠避免任何病原體附著和繁殖的智能表面，並期望能將該發明應用於實際環境中。

草甘膦是一種廣效性的除草劑，其藉由抑制闊葉植物與草(雙子葉植物與單子葉植物)中的5-烯醇式丙酮酸-3-磷酸莽草酸合酶(5-Enolpyruvylshikimate-3-phosphate, EPSPS)來使植物死亡，但不使動物與人類對草甘膦產生不良反應。EPSPS是生物合成必需胺基酸的關鍵酵素，如莧菜於草甘膦存在的壓力下會大量提高EPSPS基因的表達，使植物充滿過多的EPSPS酵素，以提高對草甘膦毒性的抗性，從而抵消除草劑的作用。也因如此，自1970年人們引入草甘膦以來，抗草甘膦的雜草已成為農業環境中日益嚴重的問題。為了解決此項問題，美國密西西比州斯通維爾市農業研究服務部William T. Molin與南卡羅來納州克萊姆森大學Allison Yaguchi、Mark Blenner和Christopher A.Saski共同合作，他們對染色體外的DNA複製子結構進行定序與剖析，奠定了莧菜(Amaranthus palmeri )在草甘膦抗性中的生物化學與分子基礎，其有助於了解植物對環境適應性的進化過程，同時對於優化農藥的使用具有重要的意義。 　　根據研究指出，影響植物抗除草劑的主要因素有兩種。 　　(1) 增加基因複製量以提升基因表達 　　基因或基因簇的擴增現象是動植物與微生物中常見的避開壓力機制，擴增的基因通常存在於染色體外環狀DNA(eccDNA)片段中，稱為複製子。複製子是生物體內維持並複製一般正常外部線性染色體的DNA環。人類的eccDNA和許多癌症、發育缺陷與早衰相關的多種疾病有關，若eccDNA攜帶致癌基因和其他基因作用會促使患病的細胞存活和增殖。根據此特性，Molin等人提供了莧菜對草甘膦抗性的eccDNA複製子完整序列，揭示其結構組織和基因組含量，並檢測可在多世代中複製並持續存在於基因組中的某些特徵。研究員發現eccDNA複製子包含59個基因，其中一個子集(包括EPSPS基因)在草甘膦處理抗性植物後顯示出更高的表達量。 　　(2) 可移動基因元素(稱轉位子)與eccDNA複雜的排列 　　Christopher A.Saski指出eccDNA複製子的DNA含量很複雜，要定序出每個元素非常困難，只有當DNA定序技術發展到單分子程度時，如Pacific Biosciences所開發的完整組件才有可能達到。此eccDNA複製子的起源尚不清楚，但可能因草甘膦的使用推動了轉位子活化和基因體混排的結果，另外，草甘膦的存在壓力可能會促進轉位子的活化，透過複雜的排列並基於與其他eccDNA的類比作用，使轉位子在DNA複製和維持功能中發揮作用，進而影響eccDNA形成和eccDNA活性。因此，含有eccDNA的植物，如莧菜可在經常使用草甘膦的地方生存和繁殖。【延伸閱讀】基因編輯可減少病毒對養豬業的威脅 　　根據研究的結果，可發現了解eccDNA複製子的完整基因組結構和功能將有助於了解草甘膦抗性在植物中如何發展和進化，並有助於調整除草劑使用的策略並抵抗抗性雜草的生長。此外，研究員也確定了從eccDNA到染色體間拴繫著一致的結構特徵，其可能有助於正常細胞在有絲分裂期間維持該片段。未來的研究方向將著重於eccDNA如何在植物細胞中自我複製，並確定複製子的基本功能之序列結構組成。此項新發現會產生新的基因工程方法，並可能可在核基因組之外表達有用農藝性狀。

作物的覆蓋物可抑制麻煩的雜草，但是，隨著這些覆蓋物的降解會發生什麼呢？《雜草科學》期刊中的一項新研究探討覆蓋作物的殘留物質是否有助於抑制夏季一年生雜草並提高作物產量。研究員在秋季時分別栽植單一覆蓋作物穀物黑麥、毛野豌豆、絳紅三葉草、飼用蘿蔔以及兩種和或三種的混合作物 ，這些作物隨後接續種植玉米與大豆作物。【延伸閱讀】研究顯示種植覆蓋作物將有助於降低農民對除草劑之依賴 　　該團隊追蹤了每種覆蓋作物的生物量和產生的殘留成分，其揭示了幾個關鍵趨勢，覆蓋作物的生物量與碳氮比率會影響雜草的抑制及持續抑制的時間，例如：碳與氮的比例為9：1，在處理後的四週，其可抑制50%的雜草，而碳與氮的比例為20：1在處理後的8週可達到與控制組一樣的程度。同樣地，在處理後的四週，要抑制雜草50％的生長需每公頃2,800公斤的覆蓋作物生物量，而在處理後八週，要達到相同的抑制程度需要每公頃6,610公斤的生物量。此項田間試驗僅利用覆蓋作物控制雜草的生長，玉米和大豆的產量隨著覆蓋作物生物量和碳氮比的增加而增加。研究人員發現大多數覆蓋作物的混合物比單個覆蓋作物可產生更多的生物量，如：穀物黑麥與穀物黑麥飼用蘿蔔混合物所產生的碳氮比為36：1，其比所有其他覆蓋作物處理高，而毛野豌豆與絳紅三葉草碳氮比各為12:1和17:1，此為覆蓋作物中所產生的最低的碳氮比率。維吉尼亞理工大學的首席研究員Kara Pittman表示此研究顯示覆蓋作物的生物量並不是最重要，覆蓋作物留下的殘留物組成對控制雜草也很重要。

高隧道式栽培設施(high tunnel)是美國許多地區食品生產不可或缺的一部分，是一種以塑膠布配合鋼骨支架搭建的隧道式保溫設施，多用於氣候環境較寒冷的區域，可以抵擋外在環境影響，延長農產品生長期，提高農場盈利、生產力及產品質量，然而設施集約化的耕作模式加上不受寒冷溫度影響，容易造成土壤內細菌、真菌病原體和害蟲的累積，需要建立良好的土壤管理方法，以確保高隧道式生產的永續性。雖然可以透過化學試劑燻蒸來完成土壤消毒，但在現今有機當道的生產模式中，消費者不會希望這樣做。 　　美國賓夕法尼亞州立大學農業科學學院蔬菜作物科學助理教授表示，他們改良了一種適用於溫暖氣候，主要藉由添加有機物質(如糖蜜、米麩)於土壤中提供糖分餵養微生物，讓土壤特性暫時從需氧轉變為厭氧，並在無氧條件下發酵，產生有機酸等對土壤傳播有害生物和病原體有毒的化合物，稱為土壤還原消毒(Anaerobic soil disinfestation, ASD)的生物技術，能抑制使用過土壤中產生的病蟲害和病原體，這對長期以來難以維持良好土壤健康，以高隧道設施栽培蔬菜、水果的種植者來說是個好消息。【延伸閱讀】土壤有機質多寡與作物收穫量之關聯性已被確立 　　科學家表示，他們所面臨最大的挑戰是中大西洋地區的溫度偏低，很難找到有效且廉價的碳(糖)源來餵養微生物並啟動轉變過程，於是他們便著手探究將覆蓋作物(cover crops，農民於休耕期種植的植物，通常拿來防止田地雜草叢生或做水土保持之用)作為碳源可能性，以及是否可以於低溫環境中使用，實驗成果發表於國際園藝科學學會第九屆國際土壤與基質研討會論文集(Acta Horticulturae)上。實驗結果顯示以覆蓋作物作為碳源跟土壤混合，並將田地灌溉至飽和狀態後，利用透明塑膠布覆蓋發酵，環境的快速變化會刺激厭氧微生物生長和碳源的分解，產生如有機酸、酒精、氨和揮發性有機化合物等代謝產物，而這些化學物質可抑制大多數的病原體、根瘤線蟲和雜草。這個實驗除了證明此方法能在低溫環境應用，控制多種侵害園藝作物的病原體外，還能同時改善土壤肥力，對植物生長和農作物產量具有正面的影響。

植物具有非常複雜的內部交流方式，例如能利用過氧化氫傳遞訊號，刺激葉片細胞產生相關化合物，進而幫助其修復損害或抵抗昆蟲等動物。過去研究人員已經開發了奈米碳管感測器，可以檢測過氧化氫等各種分子，而現在麻省理工學院的研究人員更使用奈米碳管製成的感測器探究植物如何應對環境壓力，這些感測器可以嵌入植物的葉子中，並感應過氧化氫訊號。 　　大約三年前，研究人員開始嘗試將感測器整合到植物葉片中，透過一種稱為LEEP（lipid exchange envelope penetration）的技術，設計可穿透植物細胞膜的奈米顆粒；並發現葉片受傷後，過氧化氫會從傷口處釋出，並產生了一道沿葉片傳播的波，類似於神經元在我們的大腦中傳遞脈衝訊號的方式。當植物細胞釋放過氧化氫時，會觸發鄰近細胞內的鈣釋放，進而刺激這些細胞釋放更多的過氧化氫，就像骨牌效應一樣向外傳出。大量的過氧化氫刺激植物細胞產生許多次級代謝物分子，例如類黃酮或類胡蘿蔔素，可幫助修復傷害。有些植物還產生其他的次級代謝物以抵禦捕食者，這些代謝物通常是我們在食物中所需的風味來源。【延伸閱讀】利用感測器測量土壤裡的硝酸鹽含量 　　感測器產生的近紅外螢光可以連接到Raspberry Pi的小型紅外相機即時成像，直接捕捉活體植物的信號，Raspberry Pi售價僅35美元，十分低廉。此次研究中測試了幾種植物，包含草莓植株、菠菜(spinach)、芝麻菜(arugula)、萵苣(lettuce)、水田芥(watercress)和酸模(sorrel)等，發現不同的物種似乎會產生不同的波形，各物種對不同類型的壓力（包括機械性傷害、感染、熱或光損害）的反應也不同。作者認為，這項技術的應用性廣泛，能幫助植物抵禦機械性傷害、光、熱和其他形式的環境壓力，也可以用來研究不同物種對病原的反應，例如造成柑橘綠化的細菌和引起咖啡銹病的真菌，幫助訂定提高作物產量的新策略。相關研究發表於<Nature Plants>

對於美國加州中央谷地乾旱地區的葡萄酒商人而言，管理葡萄園用水是頭等大事。如今，葡萄種植者能利用地球觀測衛星數據來追踪土壤和葡萄藤的水分含量，了解葡萄園用水量並訂定灌溉計劃。 　　這要歸功於美國國家航空暨太空總署（NASA）與美國農業部（USDA）、猶他州立大學與嘉露酒莊(E＆J Gallo Winery)於2013年開始合作進行的葡萄大氣遙測剖析和蒸散試驗（Grape Remote-sensing Atmospheric Profile and Evapotranspiration eXperiment, GRAPEX）。GRAPEX計劃動員了來自加利福尼亞大學戴維斯分校、猶他州立大學、加州州立大學蒙特利灣分校，和智利、西班牙、義大利、以色列等美國太空總署地球應用科學計劃，共計40多位科學家和技術人員，致力於利用Landsat衛星的遙測功能開發一種多尺度的葡萄園遙測工具，從而改善其管理和灌溉方式。蒸散作用(evapotranspiration, ET)是植物從土壤吸收水分後再從葉子蒸散的一個過程，能有效使植物和土壤降溫，Landsat衛星的紅外線熱影像儀可以觀測溫度變化，故葡萄園的灌溉範圍在衛星圖像中所顯示的溫度會較低，而葡萄種植區域在可見光成像儀的衛星數據中會呈現出一片綠油油的景象，根據對溫度和植被覆蓋狀況的追踪，研究團隊可以繪製葡萄園的用水量和水分逆境圖，以紀錄水資源利用情形。而ET工具包的每日數據可幫助團隊擬定灌溉策略，以確保葡萄田不會太乾燥或潮濕，節省花費於灌溉規模超過100,000英畝葡萄園上的時間和金錢。【延伸閱讀】農業先進大國荷蘭將邁向新的挑戰—應用宇宙衛星預測作物生產 　　嘉露酒莊的副總裁表示，與GRAPEX合作的計畫，大大地提高了精準灌溉的能力，實行衛星遙測數據的發現後，將減少最多25％的灌溉用水量。此外GRAPEX還預計與一個將於2021年初啟動，名為Open ET的計畫整併，它是一個基於網際網路能將多個衛星和農業氣象站公開數據整合的開放平台，讓NASA的科技能應用於農業，以利地主或管理者運用。

生質能源由於其可再生性，被許多國家視替代石油燃料相對環保的選擇，但生產諸如玉米酒精這類生質能源會消耗大量的土地、肥料和淡水資源，不僅消耗本來就有限的糧食，還會帶來其他污染問題。如何同時兼顧生產能源又不損害日益增加的人口所需食物量，海藻是個可行的解決方法，不需要消耗任何既有資源，還可利用海洋尚未開發的巨大潛力。然而，要使海藻成為大規模的生質能源選擇，有一些障礙必須克服。 　　美國能源高等研究計劃署(ARPA-E)有一個名為MARINER的計劃，專門支持海藻新能源產業種植、採收、運輸和育種選擇等技術和系統的研究開發，像是提供資金援助建立配備感測器的海藻養殖場，可藉水下小型無人機追踪海藻生長並檢測破壞情形，或是研發可以拖運物資或採收海藻，被稱為「海上曳引機」的自動拖船都是計畫資助的一部分。Marine BioEnergy是一間正在執行ARPA-E計畫的公司，目標是在太平洋中建造大型海藻養殖場，收穫海藻並透過化學流程轉化為沼氣或乙醇等能源，以提供使用。同時期望能改善大部分大型海藻不會生長於遠洋海域的問題，因為遠洋海水表層有陽光照射但養分稀少，而較深的海水區域富含養分但缺少陽光，不利於大型藻類生長。Marine BioEnergy的科學家們想出了解決方法，他們計畫在漂浮於海上的農場種植大型海藻並將其與潛艇無人機連接，白天時農場停留於海水表面讓藻類行光合作用，而在夜間、暴風雨或船隻行經時無人機將消耗白天儲存於太陽能板的能量將農場拖到水下獲取營養，每隔幾個月將整個海上農場拉至收割地點採收海藻。研究結果去年首次與南加州大學合作進行的田野試驗，所得到的初步成果令人振奮。【延伸閱讀】無人機為日本高齡農民提供高科技幫助 　　ARPA-E計劃負責人表示，若要減少美國經濟活動所造成的大量碳排放，許多分析顯示，生質能源需要占美國能源使用的20％至25％，而海藻生質能源對氣候的潛在好處也持續在研究中。ARPA-E的另一個目標是減少藻類生質能源的碳排放，儘管海藻的生產和轉化成生物能源的過程仍然需要一些能源消耗，但不會像化石燃料那樣將新的碳釋放到大氣中，雖然燃燒時會釋放出碳，但這些碳排放僅是大型藻類在生長時所捕獲的，這意味著碳足跡的生成將不到汽油的一半。然而，因為擔心潛在的生態影響和未經證實的氣候效益，並非所有人都認為這是一個好主意，儘管依然存在許多問題待解決，但海藻提供降低碳排放的願景仍使海藻生質能源值得被探索研究。

植物在繁殖期時會生長發育葉片，主要是因植物莖上的生長點具幹細胞群，其可與葉子或花朵形成新莖。另外，透過日光與溫度的影響，植物在某個特定的點會轉換到生殖階段，其將會開花並產生種子進行繁殖。在多年生植物中，一些生長點仍保持繁殖性，因此開花後該植物可在下個季節重新進入繁殖期進而繼續生長，然而對於一年生植物則不具有此功能，因此其開花後將會死亡。萊頓大學(Leiden University)生物研究所植物發育遺傳學教授Remko Offringa與他的團隊發現一個可使一年生植物在開花後仍能持續存活的基因，此基因可使植物的生長點在開花後仍保繁殖性，其研究成果發表於《自然植物》期刊中。 　　這項研究中，研究人員使用了典型的一年生模式植物—阿拉伯芥（學名：Arabidopsis thaliana ）。第一作者Omid Karami證明AHL15基因是如何表現其特性，Karami藉由過度表現該基因，使其比一般清況下更活躍。經改良後的阿拉伯芥與多年生植物一樣，某些生長點仍有繁殖性，因此該植物在開花後仍持續生長，並可開花數次。當研究員使AHL15基因失去作用能力後，該植物的壽命比一般正常的植物短，因此，證明出AHL15 基因(也被命名為REJUVENATOR)可調節植物的壽命。【延伸閱讀】藉泛基因組研究找回番茄原有風味 　　Offringa表示該基因的發現有助於了解植物的生活史與衰老狀況，並能進一步回答為何某些物種在進化過程中部分變成一年生，另一部分則變成多年生植物。如農業中的糧食作物(水稻、小麥等)為一年生植物，將其改良使植物的生長點保有繁殖性，在收成後該植物可持續生長，因此，在不種植新水稻的情況下，可從同個地區收割數次糧食作物，從而提高單株產量。農民在種植開花次數更多的植物時，進而減少了耕種的次數，最終使土壤生物群保持完整性，因此，這項研究非常適合農業的永續生產。

在德國漢諾威的Volocopter推出一款德國兩座多旋翼電動飛行機，以其客運直升機技術為基礎，許多設計與材料的採用皆與客機相同，最終開發出具有農業應用的貨運無人機。該公司於11月Agritechnica (農業機械與零配件展)中的John Deer’s未來技術展台，展示了其與強鹿(John Deere，為農機品牌商) 噴塗技術相匹配的VoloDrone演示儀。強鹿的噴霧器附件則具有兩個產品罐、一個幫浦和一個噴桿，而VoloDrone的機架配備了標準化的有效載重對接系統，該系統可以將不同的附件安裝在機架上，其九米寬的大小決定了動臂的寬度，主要是旋轉器能到的地方，噴灑作業即可到該處。Volocopter首席執行官—Florian Reuter表示此為第三代Volocopter，主要是設計團隊忠於原始設計且因為該設備的推進系統有很高的冗餘度。另外，現今在使用技術相關方面具有很高的協同作用，也就是其有相當成熟的通過認證能力及技術可靠性。 　　VoloDrone具有18個獨立的推進裝置、全電動系統和有效載重高達200公斤。每充電及更換鋰電池一次，VoloDrone可飛行時間長達30分鐘，並能藉由遠端操作或藉由預編程的路線來設定自動模式。VoloDrone在建立服務時也一直與世界各地的監管機構合作，Reuter表明與在城市環境中無人機的運行相比，期望在非關鍵環境（如農田）中對無人機進行的認證能夠相對容易。Volocopter最初的構想是能將VoloDrone應用於多變的地形的高價值農作物，如陡坡葡萄園，但此系統將於今年夏天廣泛測試，以確認其他案例是否適合。除了用於噴藥外，VoloDrone還可以有其他農業應用，如在作物收成期間能將空箱或滿箱進行搬運。此外， VoloDrone與John Deere合作是很有意義的，因為John Deere是世界上最大的農業製造商，可以為全球客戶提供服務，而John Deere還具有有令人印象深刻的GPS信號裝載量，尤以John Deere的StarFire GNSS增強系統能夠真正在世界任何地方進行極其精確的GPS定位功能。【延伸閱讀】科技如何保護糧食作物免受數十年來最嚴重的蝗蟲襲擊 　　Reuter表明這樣的構思來自主要四個類別中的潛在客戶要求Volocopter生產一架貨運無人機，主要原因是雖然物流除了可為客戶提供服務，也是作為公司內部運貨及一般行業所需的重要角色。然而，一般物流的所有關鍵點上都具有很高的冗餘度，意味著任何關鍵點都可能發生問題，然而，無人機可以完全對此問題進行互補的動作，最終完成任務。

美國伊利諾大學自然資源與環境科學系（NRES）的科學家們在伊利諾州玉米種植協會成員的幫助下，開發了一種能即時估算作物生產力的新方法。研究者表示，在以前能利用的衛星空間、時間分辨數據大多數都相當粗糙，但我們能藉由新的衛星技術來估計作物的產力和穀物產量，該數值又稱為葉面積指數（leaf area index, LAI）。此研究結合了野外測量，獨特的野外網路攝影鏡頭以及高清晰度的衛星數據，目的在於提高估算伊利諾州及其他地區農作物生產力的準確率。【延伸閱讀】無人機及衛星遙測在公衛醫療方面的應用 　　研究員利用測量兩顆不同的衛星所反射回地球的光所產生的表面反射率數據，用以估算農業用地的葉面積指數。這種利用兩顆衛星收集數據的方法，代表了老式衛星遙測技術的重大突破，不但能每天返回到地球上方同一地點，還可以精細(3公尺至30公尺的分辨率)的方式看到地球。由於衛星遙測數據不能直接轉換為LAI數值，為此研究小組開發了兩種不同的數學演算法來轉換表面反射率，在開發估算LAI值的演算法時，科學家們與伊利諾州農民合作，在全州36個玉米田中安裝了網路攝影機，以提供連續地面監測紀錄，而攝影機的影像提供了詳細的地面實地訊息，用來使衛星遙測數據得出的LAI估算值更加完善。實驗結果顯示，兩種演算法所估算的LAI數值與研究員的地面數據相當吻合，這結果意味著該方法可利用外太空所提供的訊息，即時估算世界上任何地點的LAI數值，衛星遙測方法可以檢測出產量欠佳的區域，在不久的將來能向農民提供即時數據，讓他們能透過養分管理，農藥施用等方式來改善作物的種植情形。

2013年，在義大利的橄欖樹中發現了一種新的細菌性感染：葉緣焦枯病菌(Xylella fastidiosa )。該細菌影響樹木輸水功能造成樹木死亡，並透過昆蟲傳播，主要為瓢蟲，此病症稱為「橄欖快速衰落綜合症(olive quick decline syndrome, OQDS)」或簡稱「橄欖樹痲瘋病(olive leprosy)」。先前研究表明，約17%的義大利橄欖產區受到感染，且其已傳播到義大利以外的地區，包括西班牙與希臘。因此，瓦赫寧恩大學(Wageningen University)、Institut Valenci`a d'Investigacions Agr`aries與西班牙永續農業研究所(Spanish Institute for Sustainable Agriculture)共同組成研究團隊，其針對歐洲三個主要生產橄欖的國家進行了致命性橄欖樹病原體對橄欖產業的經濟影響研究。其研究發表於《美國國家科學院院刊》。 　　橄欖產業的當前價值約為：橄欖24億歐元，橄欖油67億歐元。由於沒有治療方法，受感染樹木的擴散變得很麻煩。因此，種植者採取砍伐樹木的策略，但無法阻止細菌持續傳播及感染其他樹木。在此項新研究中，研究人員依據在各種情況下，計算出這三個國家其橄欖樹損失所造成的經濟影響。研究小組假定橄欖樹種植者只有兩種選擇，一種為放任持續傳播直到沒有橄欖樹能夠受感染，另一種為當橄欖樹死亡時，重新種植具有Xylella fastidiosa 抗性的植株。在最糟的情況下，研究小組發現自從西班牙擁有最大的橄欖種植產業以來，其遭受的損失最大（他們計算出未來50年的損失為170億歐元）。而義大利將損失50億歐元，希臘則是20億歐元。該損失的計算並不包含其他附帶損失，如觀光旅遊業的下降。【延伸閱讀】球型茶省工整形技術之研發與改良—全自動束包機 　　因此，研究人員表示若不採取嚴厲的措施將對經濟造成損失，若能夠種植耐Xylella fastidiosa 的品種，或發現阻止感染及治療的方法，則可避免各種損失。

大豆胞囊線蟲(Soybean cyst nematode，學名Heterodera glycines )會從大豆根部吸收營養，每年在美國造成大豆產量損失超過10億美元，也是造成美國大豆產量下降的主要原因，使用藥劑控制有可能會造成線蟲產生抗藥性等問題，需要尋找其他方式進行防治。 　　大豆胞囊線蟲能將卵儲存於胞囊中，在土壤中過冬，到了生長季節開始時卵會孵化出幼蟲，幼蟲會鑽到植物根部組織並遷移到植物的維管束系統中，而雌線蟲會在根部找到一個適宜覓食的地方，並終其一生都固著於同一位置，不間斷地從大豆獲取營養，使得大豆降低生產率。另外，過往研究顯示，叢枝菌根菌(arbuscular mycorrhizal fungi，簡稱AMF)能與大豆或其他植物的根形成共生關係，且可降低植物病原和害蟲所引起的疾病嚴重程度。因此，伊利諾伊大學研究生Michelle Pawlowski與美國農業部研究員Glen Hartman共同探討了五種不同AMF(包含Claroideoglomus claroideum 、Diversispora eburnean 、Dentiscutata heterogama 、Funneliformis mosseae 和Rhizophagus intraradices )在保護大豆免除大豆胞囊線蟲侵害的能力上是否有所不同。【延伸閱讀】藉最新的植物分子生物研究成果可望解決肥料施用所衍伸的環境污染問題 　　研究人員在溫室中以AMF和大豆包囊線蟲進行大豆接種，發現所有五種菌均能減少大豆根中囊腫的數量，與未接種AMF的大豆相比減少了59％至81％，其中F. mosseae 的效果最佳，且孢子或孢子的分泌物可抑制線蟲卵的孵化。未來將可進一步研究相關菌種或其分泌的特殊化合物於田間作為殺線蟲的潛在用途，相關研究發表於<Plant Disease >。