Zdefinicji tej zrodziło się pojęcie „rolnictwa zrównoważonego” jako takiego, które jest alternatywne do modelu rolnictwa intensywnego, czyli wiąże cele produkcyjne rolnictwa z wymaganiami środowiskowymi i nie prowadzi do „zużycia przyrody”. Przyjęta w Polsce strategia zrównoważonego rozwoju wsi i rolnictwa na lata 2012-2020 zakłada poprawę jakości życia na obszarach wiejskich poprzez wykorzystanie ich potencjału i zasobów włączając rolnictwo i rybactwo.

Jednym z podstawowych czynników decydujących o potencjale produkcyjnym polskiego rolnictwa jest woda, a właściwie uzależnienie produkcji roślinnej od wody opadowej. W warunkach zmieniającego się klimatu obserwuje się duże wahania w dostępności do wody i wynikające z tego faktu zjawiska ekstremalne, czyli powodzie i susze. Dziedzina ta wymaga natychmiastowych innowacyjnych rozwiązań, prowadzących do ograniczenia zużycia wody, gromadzenia jej w momentach gdy występuje ona w nadmiarze (mała retencja), a także opracowania opłacalnych systemów i technologii nawadniania. Istotnym elementem w gospodarowaniu wodą jest też jej retencja w samej glebie, której wzrost można osiągnąć poprzez podniesienie zawartości w niej substancji organicznej lub/i stosowania technik uprawy uproszczonej.

Obserwowane w ostatnich dekadach zubożenie gleb w Polsce w glebową substancję organiczną wymaga szybkiej interwencji i innowacyjnych rozwiązań, w tym wykorzystania surowców odpadowych z rolnictwa do produkcji biowęgla i wykorzystania go zarówno w produkcji roślinnej, jak i zwierzęcej. Jest to problem o znaczeniu strategicznym dla kraju, gdyż wiąże się również z ograniczeniem emisji gazów cieplarnianych z upraw polowych i produkcji zwierzęcej i wpisuje się w szeroko pojętą zieloną gospodarkę (bio-gospodarkę). Ze zwiększeniem zawartości substancji organicznej w glebie wiąże się również problem znacznego zakwaszenia gleb w Polsce i jego niekorzystnego wpływu na wykorzystanie składników pokarmowych przez uprawy. Należymy do krajów w Europie o jednym z niższych współczynników efektywności wykorzystania azotu, jednego z najbardziej plonotwórczych makroelementów. Przy stosunkowo niskich, średnich dawkach azotu (62 kg/ha), przy niskiej zasobności gleb w materię organiczną, jego wpływ na środowisko jest znaczący. Wymaga to z jednej strony poprawy właściwości gleby, jak i innowacji w zakresie formulacji nawozów azotowych, ich racjonalnego dawkowania oraz inteligentnych technologii samego nawożenia poprzez zmiany w sposobach aplikacji, stosowania metod spowolnienia jego uwalniania, jak również precyzyjnie dobranych terminów jego stosowania. Zagadnienia te są elementem rolnictwa precyzyjnego, opartego o najnowocześniejsze technologie monitorowania zasobności gleby w składniki pokarmowe (spektrometry do pomiaru przewodności elektrycznej, zawartości materii organicznej i odczynu gleby montowane na maszynach rolniczych) pozwalające tworzyć mapy zasobności gleby. Nowoczesne rozwiązania w zakresie obrazowania stanu upraw (czytniki obrazowania NDVI, zdjęcia lotnicze, drony, zdjęcia satelitarne) pozwalają w sposób inteligentny monitorować stan zaopatrzenia upraw w składniki pokarmowe, jak również ich stan fitosanitarny i stosować odpowiednie zabiegi w zależności od potrzeb roślin.

O potencjale rolnictwa decyduje również postęp biologiczny. Kreowanie nowych odmian lepiej przystosowanych do warunków siedliskowych, odpornych na niedobory wody i patogeny, lepiej wykorzystujących składniki pokarmowe, to zadania dla współczesnej biologii molekularnej i szerokie pole do rozwiązań innowacyjnych w rolnictwie.