Didėjanti žmonių populiacija verčia žemės ūkio sektorių didinti pasėlių produktyvumą, kad patenkintų milijardų žmonių poreikius. Tačiau susiduriama su kita problema – maisto medžiagų trūkumu dirvožemyje, dėl to žemdirbiai patiria didelius ekonominius nuostolius, o svarbiausia, mažėja maisto produktų kokybė.
Mokslininkai ir kiti žemės ūkio specialistai mano, kad cheminių trąšų ir pesticidų naudojimas augalų produktyvumo didinimui, nėra tinkamas pasirinkimas. Konferencijose mokslininkai sako, kad cheminės medžiagos – tarsi dviašmenis kardas, iš vienos pusės didina produkcijos kiekį, bet iš kitos pusės išbalansuoja maisto medžiagas dirvožemyje ir neigiamai veikia dirvožemio derlumą. Jau dabar pamatėme, kad gausus tręšimas padarė nepataisomos žalos dirvožemio struktūrai, maisto medžiagų apykaitos ciklams, dirvožemio mikrobiotai, augalams, maisto grandims ekosistemoje, sukelia paveldimas mutacijas ir t.t. Mokslininkai priversti ieškoti naujų sprendimų, šių dienų galimybės praktiškai neribotos, dėl to nanotechnologijos tapo labai reikšmingos žemės ūkio mokslo srityje. Pažanga nanotechnologijų srityje esmingai pagerino augalams fiziologiškai svarbių elementų gamybos metodus, kurie naudojami siekiant pagerinti lapų trąšų sudėtį, padidinti efektyvumą bei sumažinti maisto medžiagų nuostolius. Nanodalelės turi sąlyginai didelį paviršių, didelį sorbcijos pajėgumą ir kontroliuojamą išsiskyrimo kinetiką, nukreiptą į tikslines vietas, dėl to jos dažnai vadinamos „išmaniosiomis maisto medžiagų tiekimo sistemomis“, dėl to jos gali būti labai plačiai pritaikomos. Moksliniai tyrimai ir praktinė patirtis rodo, kad nanostruktūrinės trąšos gali padidinti naudojamų maisto medžiagų efektyvumą, dėl to tokios trąšos naudojamos taikant tikslinį tiekimą.
Pvz., Nanoplant trąšose yra seleno, šis elementas praktiškai randamas visose aplinkose ir laikomas ribotu neatsinaujinančiu elementu. Selenas sunkiai randamas oksidų formoje, gal dėl to ir nėra daug įrodymų, kad jis augalams reikalingas, tačiau nedidelės seleno dozės teigiamai veikia augalų augimą. Pastaruoju metu mokslininkai mano, kad selenas – augalams būtinas mikroelementas, turintis teigiamos įtakos augaluose vykstantiems fiziologiniams ir biocheminiams procesams. Nano technologijų dėka šis elementas tapo lengvai prieinamas augalams.
Maisto medžiagos išsilaisvina, reaguodamos į aplinkos veiksnius ir fiziologinius augalų poreikius. Nanotechnologijų vaidmuo žemės ūkyje bus labai reikšmingas, nes bus galima spręsti daugybę problemų, pvz., kontroliuojamas pesticidų, maisto medžiagų, genetinių medžiagų tikslinis pristatymas į tam tikrus augalo organus. Manoma, kad ateityje nanodalelės veiks kaip nanoarchitektinai, formuos dirvožemio struktūrą. Nanodalelės gali turėti įvairias kompozicijas, sudarytas iš metalo oksido, keramikos, silikatų, magnetinių medžiagų, kvantinių taškų, lipidų, polimerų bei lipidų. Atlikus mokslinius eksperimentus, nustatyta, kad trąšos Nanoplant didina lauko augalų produktyvumą, gerina sėklų dygimą, optimizuoja pradinį daigų augimą, aktyvuoja fotosintezę, pagerina azoto apykaitą esant nepalankioms sąlygoms, optimizuoja angliavandenių bei baltymų sintezę.
Nanotechnologijos žemės ūkyje – nauja sritis kurią tiriant sukuriama naujų trąšų derinių, siekiant tvarumo analizuojamas jų įsisavinimas, migracija augaluose, įtaka fiziologiniams procesams. Praktika aukštos žemdirbystės kultūros šalyse rodo, kad nanotechnologijos, kurių naudojimo galimybės praktiškai neturi apribojimų, yra revoliucinis sprendinys, keičiantis nusistovėjusias dogmas žemės ūkyje. Kaip ir visi nauji sprendimai, ši technologija yra kruopščiai tiriama prieš jos naudojimą bei derinimą su kitomis žemės ūkyje naudojamomis priemonėmis.