Để có được những thành tựu như vậy, Israel đã rất chú trọng đầu tư vào khoa học và công nghệ. Một con số dễ hình dung về năng lực khoa học của người dân nước này là nếu vào năm 1950, một nông dân Israel cung cấp đủ thực phẩm cho 17 người, đến nay đã có thể cung cấp cho 90 người. Một con bò cho tới 11 tấn sữa/năm - mức năng suất mà không một nước nào trên thế giới có được. Israel đã ứng dụng CNC trong hầu hết lĩnh vực nông nghiệp, có thể kể đến như:
Kỹ thuật nông nghiệp
Ngành kỹ thuật nông nghiệp của Israel nổi tiếng về nhiều công nghệ hữu ích. Có thể kể đến công nghệ tưới tiêu hiện đại như các loại máy tưới nước qua không khí, các hệ thống tiết kiệm năng lượng và nhân công, các cảm biến tinh vi, thiết bị nhà kính, hệ thống đóng gói và phần mềm quản lý.
Nông nghiệp chính xác (Precision Agriculture - PA) đang được áp dụng ngày càng nhiều ở Israel. Nông nghiệp chính xác sử dụng các công nghệ tiên tiến có tính cạnh tranh, như cảm biến định vị toàn cầu (Global Positioning Sensors - GPS), các vệ tinh hoặc các hình ảnh trên không trung và Hệ thống Thông tin Địa lý (Geographical Information Systems - GIS) để đánh giá và tìm hiểu những sự biến động tại thực địa. Các hệ thống chăn nuôi chính xác sử dụng công nghệ thông tin để cải thiện hiệu quả sản xuất chăn nuôi, thông qua việc kiểm soát quá trình sản xuất tốt hơn và sử dụng các nguồn lực phù hợp với mục đích hơn. Cảm biến đánh giá trực tuyến chất lượng sữa trong quá trình vắt sữa cho phép quản lý từng con bò một thông qua việc giám sát hàm lượng chất béo, protein và lactoza, cũng như phát hiện máu ở trong sữa hoặc các tế bào soma.
Nhà kính
Sản xuất trong điều kiện được bảo vệ đã trở thành phương thức chủ yếu của Israel để đảm bảo việc cung cấp ổn định sản phẩm chất lượng cao quanh năm, đồng thời giảm đến mức tối thiểu việc sử dụng hóa chất. Phương pháp này giúp khắc phục được các trở ngại của điều kiện khí hậu bất lợi và tình trạng thiếu nước và đất. Cách tiếp cận mà người sản xuất được bảo hộ của Israel là tận dụng ưu điểm của điều kiện khí hậu địa phương và điều chỉnh cây theo điều kiện và công nghệ hiện có với đầu vào tối thiểu hoặc không cần năng lượng. Cách tiếp cận này đòi hỏi kỹ năng cao và hệ thống hỗ trợ hoàn hảo (các dịch vụ và NC&PT của Israel) và các công nghệ liên quan đến các khía cạnh của sản xuất, như nguyên liệu giống tốt, tưới và bón phân, vật liệu nhựa, công nghệ nông nghiệp và trên tất cả là tính linh hoạt.
Công nghệ sau thu hoạch
Thế kỷ 20 mang lại nhiều thành tựu về công nghệ sau thu hoạch, tạo thuận lợi cho việc cung cấp sản phẩm tươi quanh năm trên toàn thế giới. Yêu cầu cơ bản là cung cấp cho thị trường các sản phẩm có bề ngoài hoàn hảo và không bị hư hỏng. Để đạt được các mục tiêu này, các nhà nghiên cứu Israel đã bắt đầu hoặc đáp ứng các dự án nghiên cứu nông nghiệp đổi mới của địa phương được các tổ chức trong nước và quốc tế tài trợ.
Để đạt được các mục tiêu này, các công cụ khoa học tiên tiến trong sinh lý học, hóa học, bệnh học, vi sinh học, côn trùng học, sinh học phân tử, khoa học nghiên cứu về protein, bộ gen và cảm thụ (mùi vị và hương thơm) đã được sử dụng. Các ngành khoa học này được kết hợp với các công nghệ bảo quản truyền thống và với sự phát triển của các phương pháp xử lý mới trong chế biến, bảo quản và vận chuyển thực phẩm tươi sống, khô và đã chế biến.
Nước và tưới tiêu
Ngành công nghiệp nước của Israel ngày nay được công nhận là dẫn đầu trong lĩnh vực nước nhờ đổi mới công nghệ có tính đột phá trong các lĩnh vực như khử mặn, tưới nhỏ giọt và bảo toàn nước.
Israel đã bù đắp việc bị hạn hán bằng các biện pháp nhân tạo: nước được khử mặn từ Địa Trung Hải, cũng như tăng cường khai thác nước lợ và các nguồn nước thải của các ngành công nghiệp khác nhau để tưới cho cây trồng. Ngoài ra, việc sử dụng nước sinh hoạt cho nông nghiệp đã dần dần giảm xuống khi việc sử dụng nước (thải) được tái xử lý để tưới cho cây trồng gia tăng trong thập niên trước từ 220 triệu mét khối đến 410 triệu mét khối hàng năm.
Từ khi thành lập Nhà nước Israel năm 1948, sản lượng nông nghiệp đã tăng gấp 12 lần, trong khi lượng nước sử dụng trong nông nghiệp chỉ tăng gấp 3 lần. Giá trị sản lượng theo giá cố định tăng gấp 3 tính theo đơn vị diện tích đất và tăng gấp 5 tính theo đơn vị nước.
Công nghệ tưới
Ngành công nghệ thiết bị tưới đã phát triển các công nghệ và thiết bị tiên tiến, như tưới nhỏ giọt (bề mặt và dưới bề mặt), van và thiết bị điều chỉnh tự động, lọc tầng giữa và tự động, thiết bị phun lưu lượng nhỏ và thiết bị tưới phun mini, máy tưới nhỏ giọt và thiết bị tưới phun. Hầu hết quy trình tưới được điều khiển bằng các van và bộ điều chỉnh sử dụng máy tính. Trên 80% diện tích đất tưới ở Israel được tưới bằng các hệ thống tưới cỡ micro.
Phân bón và hệ thống tưới phân
Israel nằm trong số các nước sản xuất kali clorua lớn nhất thế giới và là một trong những nước sản xuất kali nitrat lớn nhất, loại phân bón rất dễ tan phù hợp cho rất nhiều cây nông nghiệp. Phân bón này được cung cấp qua các hệ thống tưới phân hoặc ở dạng bón lên lá. Phân được bán ở dạng bột hoặc hạt. Các loại phân dễ tan khác được sản xuất ở Israel gồm có: MAP (Mono-Ammoni Phosphat) 12-61-0 dạng tan, và 12-52-0 dạng không tan để dùng bón thông thường. Ngoài ra, MKP (MonoKali Phosphat) là loại phân PK tốt khác chứa cả lân và kali.
Sự chuyển đổi sang nông nghiệp thâm canh nhiều hơn không làm tăng tổng lượng tiêu thụ phân tổng hợp như đã dự đoán. Theo dữ liệu của Văn phòng Thống kê Trung ương Israel, tiêu thụ phân tổng hợp trong thập niên vừa qua đã giảm đáng kể: đạm là 40% từ 53.000 tấn xuống 30.000 tấn, lân (P2O5) giảm 50% từ 12.000 xuống 6.200 tấn và kali (K2O) 35% từ 38.000 xuống 24.000 tấn.
Trong số các nguyên nhân giảm phân bón ở Israel là: sử dụng nhiều chất thải tái chế hơn ví dụ phân ủ, phân xanh; sử dụng nhiều nước thải được xử lý hơn; tăng giá bậc thang của phân bón/năng lượng; và cuối cùng là việc sử dụng phân bón hiệu quả hơn của người trồng thông qua các chương trình đào tạo của Cơ quan Dịch vụ.
Ưu điểm chính của tưới phân so với hệ thống tưới thông thường (không có bộ phận tưới phân kết hợp) như sau: tăng đáng kể hiệu quả bón phân; bón chính xác các chất dinh dưỡng theo nhu cầu của cây trồng; sử dụng tiện lợi các hợp chất và các dung dịch dinh dưỡng được trộn sẵn; sử dụng được các nguyên tố vi lượng mà nếu không dùng biện pháp này sẽ rất khó sử dụng chính xác; dễ dàng kiểm soát và điều chỉnh việc cung cấp chất dinh dưỡng.
Bảo vệ thực vật
Trong những năm gần đây, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn đã đề ra mục tiêu bao quát toàn bộ, sử dụng biện pháp phòng trừ dịch hại thân thiện môi trường và con người - Chương trình Quản lý Dịch hại Tổng hợp (Integrated Pest Management - IPM) - nhấn mạnh vào việc giảm thiểu sử dụng thuốc trừ sâu và sử dụng các công nghệ phòng trừ dịch hại thân thiện môi trường và con người mà không gây ảnh hưởng bất lợi đến năng suất hoặc chất lượng cây trồng.
Phương pháp bảo vệ thực vật của Israel là kết hợp thuốc diệt cỏ vào các mixen hoặc vericles (bọng hay khoang rỗng nhỏ trong thân cây hay cơ thể súc vật), được hấp thu vào các khoáng sét mang điện tích âm để có thể giải phóng có kiểm soát từ từ, làm giảm rò rỉ chúng vào các lớp đất sâu hơn. Phương pháp này cải thiện được hiệu quả và làm giảm liều lượng sử dụng cần thiết.
Các loại thuốc trừ sâu mới diệt trừ sâu bướm của loài bướm đêm, là tai họa của nông dân trên toàn thế giới, song không giống như các chế phẩm thương mại thông thường, chúng không ảnh hưởng hoặc chỉ ảnh hưởng rất ít đến các loài sinh vật khác. Có thể đạt hiệu quả diệt trừ cao với ít sản phẩm hơn, giảm thiểu mạnh tác động đến môi trường.
Hạt giống
Israel phát triển, sản xuất và đưa ra thị trường các giống mới có khả năng đáp ứng yêu cầu của khách hàng và nông dân, bao gồm tuổi thọ cao, để lâu được khi bảo quản, năng suất cao, chống chịu bệnh, thực phẩm an toàn, chịu hạn và thích nghi với các điều kiện khí hậu khác nhau. Israel được coi là một trong các quốc gia hàng đầu về nghiên cứu giống. Mỗi năm, Israel xuất khẩu hơn 150 triệu USD giá trị hạt giống, chủ yếu là các giống rau lai, vào các thị trường phụ thuộc vào năng suất và chất lượng cải tiến.
Các giống mới được thử nghiệm bằng cách sử dụng kỹ thuật đánh dấu phân tử (molecular markers), có thể nhận dạng các đặc điểm mong muốn và không mong muốn trong các giai đoạn phát triển sớm nhất, để các thí nghiệm có thể được tiếp tục thực hiện hoặc ngừng lại. Việc tìm kiếm các giống mới và sự phát triển các giống mới liên quan đến ứng dụng các phương pháp lai và bi ến đổi gen tiên tiến. Bằng phương pháp biến đổi gen, các đặc trưng mong muốn ban đầu không có ở cây trồng sẽ có thể được đưa vào. Cây được tạo ra theo phương pháp này được biết là chuyển gen hoặc biến đổi gen, và được ghép với gen ngoại lai, cho phép chúng có được các đặc điểm mới. Các phương pháp này cho phép phát triển cây chống chịu các mầm bệnh khác nhau, như virus và côn trùng, hoặc cây có hàm lượng vitamin cao.
Công nghệ sinh học
Dưới đây là các nghiên cứu hiện đang được thực hiện trong các lĩnh vực công nghệ sinh học nông nghiệp cơ bản tại Israel:
- Sản xuất chất mầm thực vật và động vật có chất lượng cải tiến khai thác từ biến dị tự nhiên và nhân tạo.
- Sử dụng hiệu quả thuốc trừ sâu sinh học và phân sinh học để phòng trừ dịch hại tổng hợp và sử dụng hóa chất an toàn cho môi trường.
- Sử dụng cây trồng như các công cụ phản ứng sinh học để sản xuất dược phẩm có giá trị cao hoặc vắc xin ăn được hoặc sử dụng chúng làm nguồn dầu và sinh khối cho năng lượng tái tạo.
- Công nghệ sinh học môi trường: sử dụng cây cho biến đổi sinh học.
- Công nghệ chăn nuôi: nhân giống và biến đổi di truyền để cải thiện tốc độ tăng trưởng, năng suất sữa và trứng và sử dụng phương pháp chọn lọc dựa trên đánh dấu ADN (DNA marker) để cải thiện hiệu quả chọn lọc.
- Công nghệ sinh học áp dụng cho biển và nước
- Tạo ra tính chống chịu căng thẳng vô sinh như hạn hán và độ mặn bằng cây chuyển gen.
- Tạo ra khả năng chống chịu mầm bệnh bao gồm nấm, vi khuẩn, virus, giun tròn và côn trùng bằng cây chuyển gen.
- Sử dụng công cụ bộ gen để nghiên cứu sự chuyển hóa, biểu hiện gen và sắp xếp trình tự gen ở mức toàn bộ bộ gen để tạo thuận lợi cho việc nhận dạng gen để tăng sản lượng và giá trị dinh dưỡng của cây trồng. Sử dụng nuôi cấy mô và tế bào để tạo giống và nhân giống nguyên liệu thực vật không có mầm bệnh.
- Sử dụng vi sinh vật có ích để cải thiện sự tăng trưởng của cây và thụ tinh sinh học.
- Tái chế chất thải nông nghiệp và chất thải khác bao gồm việc phân hủy lignin; phân hủy sinh học thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ; lọc sinh học và hấp thu hóa chất độc hại và phế thải công nghiệp. Để có các đối tác thương mại lớn ở EU và để phù hợp với các quy định của EU, nền nông nghiệp của Israel không bao giờ đưa ra bất kỳ sản phẩm tươi thương mại biến đổi gen nào.
Ngân hàng gen thực vật
Israel là quê hương của nhiều loài cây và có đặc trưng đa dạng về địa lý và khí hậu và là trung tâm độc đáo và đa dạng về di truyền của các loài cây họ hàng hoang dại của cây trồng chủ yếu như cây ngũ cốc (lúa mì, lúa mạch, yến mạch), cây họ đậu (đậu Hà Lan, đậu lăng, đậu gà), cây ăn quả (mận, lê, vả), rau (hành, cà rốt, bắp cải), cây gia vị (xô thơm, thì là, kinh giới), và cây cỏ làm thức ăn cho súc vật (có ba lá, cỏ linh lăng). Đối mặt với hiểm họa gia tăng của sự suy giảm gen do đô thị hóa, biến đổi khí hậu và nền nông nghiệp độc canh hiện đại (dựa trên cơ sở các loài đặc sắc có tính đa dạng di truyền hạn chế), mục đích chính của Ngân hàng Gen Thực vật của Israel (Israel Plant Gene Bank - IGB) là bảo tồn nguồn gen đại diện của các loài cây bản địa. IGB chú trọng vào các loài cây dại có tiềm năng kinh tế nông nghiệp và văn hóa xã hội, quen thuộc với đất đai của Israel và các khu vực lân cận. Cuối cùng, IGB đã mở rộng mối quan tâm của mình sang việc bảo tồn các loài đặc hữu, hiếm quý và bị đe dọa. Nguồn gen thực vật là rất cần thiết cho sự nhân giống các giống cây trồng trong tương lai, như các mẫu vật năng suất cao, và các loài có khả năng chống chịu căng thẳng sinh học và phi sinh học và có giá trị dinh dưỡng được cải thiện.