Первым и самым важным открытием было установление того факта, что при интенсивном возделывании культур из почвы удаляется часть ее «оборотного капитала» — питательных веществ. Каким бы элементарно ясным нам сейчас ни казалось это положение, его признание более столетия назад было важнейшей вехой в земледелии. Сформулированный Либихом в 1840 году «закон минимума» гласил, что урожай культуры лимитируется минимальным количеством любого из важнейших минеральных питательных веществ в почве. На этом и основывается современная концепция применения удобрений.
Другим важным открытием, сделанным примерно 100 лет назад, было установление того, что болезни растений вызываются патогенными организмами, проникающими в растение. Это было равнозначно открытию Кохом и Пастером роли бактерий в заболеваниях людей и позволило предотвращать болезни растений. Вылечить отдельные пораженные растения трудно; отсутствие у растений циркуляционной системы ограничивает применение лечебных препаратов. Однако предотвращать болезни — дело вполне реальное. Например, опрыскивание посевов фунгицидами (химикатами, прерывающими жизненный цикл патогенного организма) дает прекрасные результаты — устойчивые урожаи и повышение продуктивности. Хотя фитофтороз картофеля все еще остается постоянной угрозой, бедствие, подобное тому, которое когда-то постигло Ирландию, в наше время в любой стране с современным земледелием столь же маловероятно, как и эпидемия черной оспы.
Научные исследования открыли нам законы наследования и пути управления генами — два достижения, результаты которых ощущаются во всем мире. Они позволили повести широкую и целенаправленную селекцию новых, высокоурожайных сортов растений, более устойчивых к неблагоприятным климатическим условиям и болезням. Возможность химическим путем удваивать число хромосом у растений открыла перспективы для гибридизации (только выведение гибридной кукурузы повысило ее урожайность более чем на 25%), а получение искусственных мутаций путем облучения высокоэнергетическими частицами или химической обработки дало селекционерам дополнительные средства для выведения новых сортов растений.