В настоящее время население Земли составляет 6,8 млрд людей, которые для производства продуктов питания используют территорию, равную по размерам Южной Америке. В то же время демографы прогнозируют, что к 2050 г. на планете будет жить 9,5 млрд людей. Из-за того что каждому из нас необходимо как минимум 1500 калорий в день [1], цивилизации придется обрабатывать еще часть территории размером с Бразилию. Если темпы роста населения будут увеличиваться, то такого количества пахотной земли на планете просто не существует [2].
Сельское хозяйство также использует 70 % доступной в мире пресной воды для полива (3), загрязняя ее удобрениями, пестицидами и гербицидами [3, 4]. Сельское хозяйство также потребляет большое количество ископаемого топлива. Например, 20 % всего бензина и дизельного топлива, потребляемого в США, расходуется в аграрном секторе [5], увеличивая вследствие выбросов продукты сжигания топлива и образование парникового газа. При этом увеличивается цена на продовольствие, так как она становится зависимой от цены топлива, в результате чего произошло резкое увеличение стоимости продовольствия в мире за последние 10 лет.
Мнения ученых разделились при анализе путей выхода из сложившейся ситуации. Некоторые аграрии уверены, что решение проблемы заключается в еще более интенсивном промышленном занятии сельским хозяйством, выращивании зерновых с более высокими урожаями в результате генетической модификации и в более интенсивных технологиях с повышением уровня использования достижений агрохимии.
Существует еще одна проблема, влияющая на современные агротехнологии, — это резкое изменение климата, которое меняет сельскохозяйственный ландшафт, традиционные технологии производства и ассортимент сельхозкультур.
Выращивание продовольствия в закрытом грунте, в помещениях широко используется во всех странах. Три технических приема — капельное орошение, аэропоника и гидропоника — успешно используются во всем мире. При капельном орошении растения укореняются в емкости с легким, инертным материалом и исключают необходимость использования больших количеств воды, которая тратится при традиционном поливе. В аэропонике, разработанной в 1982 г. К. Т. Хубиком [6], затем усовершенствованной учеными NASA, растения находятся в подвешенном состоянии в воздухе, насыщенном водяным паром и питательными веществами, исключая также необходимость в почве.