انخفاض الإنتاجية الزراعية مقارنة بالطلب على الغذاء يعود إلى عدة أسباب وهي مجموعة عوامل منها:
نقص المياه، استنزاف خصوبة التربة، بصفة أساسية مختلف ظروف الإجهاد الحيوية وغير الحيوية، وبالتالي، فإن تقليل هذه الخسائر إلى أدنى حد يشكّل هدفاً رئيسياً بالنسبة للجميع من أجل التصدي لها وزيادة الاحتياجات الغذائية.
الإجهاد الغير حيوي: هو أي متغير بيئي يمكن أن يكون ضار للنباتات حيث تعتبر الظروف البيئية أحد أهم عوامل المخاطرة في الزراعة، ويرجع ذلك إلى صعوبة السيطرة عليها، تطوير النباتات لبعض الاستراتيجيات للاستجابة والتأقلم، وعلى هذا فقد طورت النباتات عدة استراتيجيات للاستجابة والتأقلم منها استراتيجيتين رئيسيتين للبقاء على قيد الحياة في ظل هذه الظروف البيئية المعاكسة وهي تجنب الإجهاد أو تحمل الإجهاد.
آلية تجنب الإجهاد: والتي تعتبر الأكثر وضوحاً في حيوانات الدم الدافئة التي تتحرك ببساطة بعيداً عن منطقة المحفزات المجهدة، تفتقر النباتات إلى آلية التجنب هذه، بالرغم من وجود بعض النباتات والتي بالطبع لا تتحرك ولكن تستطيع أن تمد جذورها بعيداً عن منطقة الجفاف إلى المناطق الرطبة من التربة، وبالتالي فقد حاولت الدراسات الكيميائية والجزيئية والوراثية تطوير آليات تجنب الإجهاد في النبات، على سبيل المثال، تغيير دورة حياة النباتات بحيث تكون فترة النمو الحساسة للنبات قبل أو بعد ظهور عامل الإجهاد.
آليات التحمل: تنطوي آليات التحمل أساساً على النواحي البيو كيميائية والتمثيل الغذائي والتي تنظمها العوامل الوراثية في النبات.
وضغط الماء أحد أنواع الإجهاد الأكثر خسارة لإنتاج النبات هذا ويعتبر ضغط الماء هو الإجهاد السائد بين جميع عوامل الإجهاد الغير حيوية الأخرى حيث يسبب خسائر هائلة في إنتاج النبات، وذلك لأن الإجهاد المائي عادة ما يكون مصحوباً مع عوامل إجهاد أخرى؛ مثل الملوحة، وارتفاع درجة الحرارة، نقص المغذيات، بالإضافة إلى ذلك، فقد برز أثر تغير المناخ العالمي على نمو النباتات مما جعله يأتي على أولوية الدراسات خلال العقد الماضي.
كما أن هناك عدة تنبؤات في العقود المقبلة عن زيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي مع ارتفاع في درجة الحرارة، والذي يتسبب في تعرض النباتات لعوامل إجهاد كثيرة نتيجة حالات الجفاف في بعض المناطق، بالإضافة إلى زيادة معدل هطول الأمطار في مناطق أخرى والذي بدوره يزيد من الفيضانات المتكررة، والجريان السطحي الواسع الانتشار الذي يؤدي إلى تسرب المواد الغذائية من التربة والحد من توافر المياه العذبة.
