Lịch sử phát triển nông nghiệp ựã trải qua nhiều giai ựoạn.
Từ thế kỷ VIII ựến thế kỷ XVIII chế ựộ canh tác phổ biến ở các nước Châu Âu là chế ựộ luân canh 3 khu và luân chuyển trong 3 năm, với hệ thống cây trồng là ngũ cốc - ngũ cốc - bỏ hoá có năng suất khoảng 5 - 6 tạ/hạ đầu thế kỷ XIX việc thay ựổi chế ựộ luân canh với 4 khu, 4 năm với hệ thống cây trồng khoai tây - ngũ cốc xuân - cỏ 3 lá - ngũ cốc ựông. Do áp dụng chế ựộ luân canh trên nên phải tăng cường các biện pháp kỹ thuật như làm ựất, bón phân và cỏ 3 lá có tác dụng cải tạo, bồi dưỡng ựất. Chắnh vì vậy ựã làm tổng sản lượng tăng gấp 4 lần, một số nước ựã áp dụng thành công chế ựộ này như Pháp, đan Mạch, Hà Lan, đức... (Bùi Huy đáp, 1977)[4].
Markov (1972) cho rằng yếu tố quyết ựịnh sự phát triển nông nghiệp là công cụ lao ựộng mà trước hết là công cụ làm ựất nên ông ựã chia sự phát triển thành 5 giai ựoạn: (1) Chọc lỗ bỏ hạt, ựiển hình là làm nương rẫỵ (2) Cái cuốc bằng ựá, ựồng hoặc sắt. Giai ựoạn này xuất hiện ruộng cây trồng, năng suất lao ựộng cao hơn, năng suất cây trồng cũng cao hơn. (3) Cày gỗ xuất hiện, ựất ựược làm tốt hơn, cây trồng ựược chăm sóc tốt hơn, quan hệ ựồng ruộng ựược xác lập. (4) Cày sắt xuất hiện, ựồng ruộng ngày càng ựược chăm sóc tốt hơn, cây trồng ựược cải tiến, có chọn giống. (5) Cày máy xuất hiện, năng suất lao ựộng ựạt mức cao nhất.
Zandstra H.G, (1981)[44], khẳng ựịnh xen canh gối vụ có tác dụng tăng tổng sản lượng của các cây trồng cạn, do tạo ra ựược chế ựộ che phủ ựất tốt hơn, tận dụng ựược bức xạ mặt trời trong suốt thời gian sinh trưởng. Các cơ
cấu cây trồng ựược thực hiện: ngô + lúa; lúa + ựậu xanh; lúa + lúa mì; lúa + rau; lúa + lúa; mì + ngô.
Năm 1973 Xiniura và Chiba ựã thắ nghiệm bón ựạm theo 9 cách tương ứng với các giai ựoạn sinh trưởng, phát triển và mỗi lần bón với 7 mức ựạm khác nhau, hai tác giả trên ựã có những kết luận:
- Hiệu suất của ựạm (kể cả rơm, rạ và thóc) cao khi lượng ựạm bón ắt. - Có 2 ựỉnh về hiệu suất, ựỉnh thứ nhất xuất hiện ở giai ựoạn lúa ựẻ nhánh, ựỉnh thứ hai xuất hiện ở 9 ựến 19 ngày trước trỗ, nếu lượng ựạm nhiều thì không có ựỉnh thứ haị
Hai tác giả ựã ựề nghị: nếu lượng ựạm ắt sẽ bón vào 20 ngày trước trỗ, khi lượng ựạm trung bình bón 2 lần: giai ựoạn lúa con gái và 20 ngày trước trỗ bông, khi lượng ựạm nhiều bón vào lúc lúa con gái (Suichi Yoshida, 1985)[17.
Grigg, (1974)[37] chia sự phát triển nông nghiệp thành các giai ựoạn sau: (1) Làm rẫy; (2) Trồng lúa nước châu á; (3) Du mục; (4) Nền nông nghiệp ựịa trung hải; (5) Kinh doanh tổng hợp ở Tây Âu và Bắc Mỹ; (6) Nông nghiệp sản xuất sữa; (7) Sản xuất kiểu ựơn ựiệu; (8) Nuôi gia súc thịt; (9) Sản xuất hạt ở quy mô hơn.
Các nhà khoa học nông nghiệp trên thế giới ựã và ựang tập trung mọi nỗ lực nghiên cứu nhằm hoàn thiện hệ thống canh tác bằng việc sử dụng các nguồn lực sẵn có và áp dụng tiến bộ khoa học vào sản xuất nhằm tăng năng suất, sản lượng, phẩm chất và bền vững về mặt môi trường và các hệ sinh tháị
Các tác giả Mandal, (1987)[41] và Tadol H.L.S, (1993)[42] nghiên cứu ở Rajasthan, ấn độ cho thấy trồng bông thuần cho năng suất thấp hơn so với trồng xen lạc, ựậu xanh, ựậu tương giảm ựược mức phân bón thấp (giảm NPK tương ứng là 5 - 10 - 10 kg/ha) nên chi phắ phân bón hoàn toàn có thể ựược bù ựắp bằng năng suất lạc.
Conway G.R, (1985)[44] và Phạm Văn Chiêu, (1964)[2] cho rằng công thức lúa + lúa mì là hệ thống luân canh chắnh ở thung lũng Kangra cho năng suất ngũ cốc hàng năm không vợt 30 tạ/ha do khan hiếm phân bón. Thắ nghiệm bón 100 kg N/ha, cày vùi rơm rạ cho năng suất lúa và lúa mì ựều tăng so với không bón (không cày vùi từ 31,57 tạ/ha lên 40,24 tạ/ha).
Trung Quốc là một nước có nền nông nghiệp phát triển hàng ựầu của khu vực, nhờ áp dụng các tiến bộ khoa học vào sản xuất nhất là trong công nghệ sản xuất hạt giống lúa lai, ngô, các loại cây ăn quả, giống rau ựã làm tăng 43% sản lượng ngũ cốc. Các biện pháp kỹ thuật như trồng xen canh ngô với lúa mì, sử dụng phân bón hợp lý... ựã nâng cao năng suất của các cánh ựồng lên 15 tấn/hạ
Nhật Bản là nước có ựiều kiện sản xuất nông nghiệp không thuân lợi vì thế ựã nghiên cứu và ựề ra chắnh sách quan trọng, xây dựng những chương trình với mục tiêu như: (1) an toàn về lương thực; (2) cải tạo ruộng ựất; (3) ổn ựịnh thị trường nông sản trong nước; (4) ựẩy mạnh công tác khuyến nông; (5) một số giải pháp kỹ thuật trong sản xuất; (6) cải cách nông thôn. Ngoài ra các nhà khoa học Nhật Bản ựã ựề ra 4 tiêu chuẩn khi xây dựng hệ thống nông nghiệp là: (1) phối hợp giữa cây trồng với vật nuôi; (2) phối hợp giữa kỹ thuật trồng trọt và kỹ thuật chăn nuôi gia súc; (3) tăng cường ựộ lao ựộng, vốn ựầu tư, tổ chức sản xuất và sản phẩm làm ra; (4) sản phẩm mang tắnh chất hàng hoá caọ Nhờ vậy mà Nhật Bản trở thành một nước có nền nông nghiệp phát triển hàng ựầu thế giới (Nguyễn Duy Tắnh, 1995)[24].
Như vậy việc nghiên cứu hệ thống canh tác, hệ thống cây trồng và các biện pháp kỹ thuật như: trồng xen, trồng gối, thâm canh tăng vụ, kỹ thuật bón phân, tới nước... ựã ựược các nhà khoa học ựề cập từ lâụ Những nghiên cứu này ựã ựược ứng dụng có hiệu quả ở nhiều nước trên thế giới góp phần vào sự phát triển nghiên cứu hệ thống nông nghiệp, góp phần tăng năng suất sản lượng, phẩm chất cây trồng, ựảm bảo an ninh lương thực và tạo sự bền vững sinh tháị