產生背景
雜交水稻歷史上，人類主要依靠擴大耕地面積來滿足日益增長的糧食需求。當肥沃的土地越來越少，進一步擴大耕地面積就意味著要把貧瘠的土地變成耕地。19世紀，面對日益增長的人口壓力，悲觀情緒日益增多，著名的“馬爾薩斯人口論”就是典型的例子。
20世紀，西方國家大規模投資農業科學研究，導致農業產量戲劇性的突破。現代化種植模式、農業科學技術的發展、化肥和農藥的使用加速了提高產量的進程。在20世紀下半葉，絕大多數已開發國家獲得了穩定的食物供應，消除了飢餓的威脅。
但是，這些先進的農業技術在開發中國家套用緩慢，主要原因是殖民統治者對殖民國家的農業生產基本上沒有投入。隨著殖民國家的獨立和解放，這些國家的人口以歷史性的速度快速增長。在上世紀60年代中期，飢餓和營養不良成為普遍現象。特別在亞洲，一些國家日益依賴富裕國家的食品援助。接連不斷的旱災使印度已經不穩定的局勢更加惡化。
洛克菲勒基金會和福特基金會率先建立了一個根據開發中國家的不同條件，幫助套用先進農業技術的國際農業研究組織。第一筆投資就是用來研究開發中國家兩種最重要的農作物：水稻和小麥。種植改良後的品種，與化肥、農藥、灌溉的擴大利用相結合，導致在亞洲和拉丁美洲從上世紀60年代後期開始，農業產量戲劇性的增加。美國國際開發署官員威廉姆第一次用“綠色革命”這個詞來描述這種農業大發展的現象。
產生條件
在19世紀和20世紀先後發生過四次農業革命（Agricultural revolution），即19世紀90年代農業“機械革命”；20世紀初的農業“化學革命”；20世紀前半葉“雜交育種革命”，以及20世紀下半葉出現的第一次綠色革命。農業革命或綠色革命形成的條件可以歸納為：
（1）農業重大問題、全球性食品危機出現。
（2）技術及生產工具取得突破性進展，生物科技日益成熟，需要傳播與擴散。
（3）政策導向的利好推動。國際社會關於糧食增產與全球穩定、國際減貧等問題形成共識，並且政府與非政府組織積極支持並參與農業重大問題的解決，技術主導大國（如美國）調整政策，為農業革命提供技術條件和政策支持。
第一次革命
袁隆平第一次綠色革命發生在上世紀60年代初，其主要特徵是把水稻的高稈變矮稈，另外輔助於農藥和農業機械，從而解決了19個開發中國家糧食自給問題。世界上一些國家科技對農業增長的貢獻率一般都在70％以上，像以色列這樣一個極度缺水的國家，它的科技對農業的貢獻率達到90％以上。
在綠色革命中，有兩個國際研究機構做出了突出貢獻。一個是國際玉米和小麥改良中心，以諾貝爾和平獎金獲得者N．E．勃勞格為首的小麥育種家，利用具有日本“農林10號”矮化基因的品系，與抗鏽病的墨西哥小麥進行雜交，育成了三十多個矮稈、半矮稈品種，其中有些品種的株高只有40～50厘米，同時具有抗倒伏、抗鏽病、高產的突出優點。另一個是國際水稻研究所。該所成功地將中國台灣省的“低腳烏尖”品種所具有的矮稈基因，導入高產的印度尼西亞品種“皮泰”中，培養出第一個半矮稈、高產、耐肥、抗倒伏、穗大、粒多的奇蹟稻“國際稻8號”品種。此後，又相繼培養出“國際稻”系列良種，並在抗病害、適應性等方面有了改進上述品種在開發中國家迅速推廣開來，並產生了巨大效益。
主要問題
（1）收入不平衡大的農場主是新技術的主要受益者，因為他們有條件得到灌溉水、化肥、種子和貸款；小的種植戶沒有受益，甚至受到傷害。綠色革命降低了農產品價格，抬高了投入價格，實行了機械化作業，大的農場主就採取增加租金的方法迫使承租人離開土地，因此，使農村的就業機會減少和工資水平下降。
（2）導致環境損害
過多的和不適當的使用化肥和殺蟲劑造成了嚴重的水污染。屢屢發生的農民中毒、殺死益蟲和其它野生動植物事件，就是最好的證明。過度灌溉導致了土地鹽鹼化，不得不放棄一些原來肥沃的耕地。在一些大量利用井灌的地區，造成地下水位下降。由於主要種植幾種綠色革命推廣的農作物品種，導致農業品種多樣性的喪失。
（3）推廣的品種不適於旱地種植
綠色革命推廣的品種存在要求肥水條件高、不適於旱地種植等問題。這些品種僅在灌溉條件好和降雨充沛的地區得以大面積推廣，而在降雨稀少的地區則難以種植。
（4）高產作物中礦物質和維生素含量很低
90年代初，又發現綠色革命推廣的作物品種中礦物質和維生素含量很低，用作糧食常因維生素和礦物質營養不良而削弱了人們抵禦傳染病和從事體力勞動的能力，最終使一個國家的勞動生產率降低，經濟的持續發展受阻。
由此有人提出了第二次綠色革命的構想，主要目的在於運用國際力量，為開發中國家培育既高產又富含維生素和礦物質的作物新品種。
第二次革命
美國高校的綠色革命第二次綠色革命由世界糧食理事會第16次部長會議於1990年首次提出，構想的主要目的在於：運用國際力量，為開發中國家培育既高產又富含維生素和礦物質的作物新品種。
其發展趨向有三個方面。
1．在鞏固水稻、小麥、玉米育種等第一次綠色革命成果的基礎上，向農業其他領域擴展
今後，國際水稻研究所將重點致力於改變植株結構、發展熱帶地區雜交水稻以及改進水土資源管理、提高水稻生產力的研究。目前，該所同印度、印度尼西亞、朝鮮、馬來西亞、泰國合作研究熱帶雜交水稻，預計5年內可推廣套用。有關國際研究中心（所）將加強高粱、穀子、木薯、香蕉等作物的研究，並向林業、漁業等領域擴展。
2．在有效利用灌溉地的同時，向旱地、低地、丘陵山地擴展
旱地、低地、丘陵山地維持著20億農業人口的生計。鑒於第一次綠色革命僅側重灌溉和降雨多的條件較好地區，因此新的綠色革命將更多地注意上述低潛力地區。
3．擴大生物技術的研究與套用，開展“基因革命”
預計21世紀組織培養技術可望在馬鈴薯、草莓、甘蔗、蘋果、葡萄、香蕉及多種花卉等作物上進一步擴大利用，並實現產業化。花葯培養除已實際套用於水稻、小麥等作物外，將在加速新品種選育中發揮更大作用。家畜胚胎移植技術在奶牛、豬、綿羊、山羊等試驗基礎上，可望加速擴大實用規模，使胚胎工廠化成為現實。單克隆抗體的研製，將擴大在植物與動物疫病診斷上的實際套用。非豆科作物的生物固氮的突破，將使目前的施肥技術體系發展巨大變革。可見，21世紀新的綠色革命將成為一場“基因革命”。
任務
1.解決2050年85億人口的吃飯問題
2.消除廣大開發中國家特別是農村的貧困。
3.促進和提高貧瘠土地的生產能力。
4.改善生態和環境質量，降低生產成本，實現可持續發展。
5.促進農村時常和農村社會發展，解決婦女地位，農民素質等問題。
各國方案
1.CGIAR提出旨在幫助第三世界貧困人口脫貧，養活未來人口為主要目標，以環境保護和持續發展為前提條件，以生物技術（主要是基因工程和分子生物學在育種上的套用）和信息技術與常規育種技術相結合為主要途徑，以培育超級木薯，超級水稻，特種玉米，短季抗病馬鈴薯，抗病小麥為代表性技術的第二次綠色革命的思路，並以付諸實踐。
2.歐洲國家的代表——英國
提高作物單產：培育優良的作物品種
改善土地生產能力
防治病蟲害
3.少數工業已開發國家的代表——美國
解決吃好問題，以開發含微量元素的保健食品為主
4.開發中國家的代表——中國
中國農業科學家提出了中國農業“第二次綠色革命”的戰略構想，並將其目標定義為“少投入、多產出、保護環境”。根據這一目標，中國的作物生產不僅要繼續提高產量、改良品質，更重要的是要大幅度地減少農藥、化肥和水資源的用量，保證經濟、社會和環境的可持續發展，以及人與自然的和諧共處。因此，要求中國作物改良應將增加品種的抗病蟲性、營養高效利用、耐旱、抗逆等性狀作為重要目標。
第一次與第二次比較
相似點
綠色革命按照綠色革命成功的主要標誌：糧食產量普遍性大幅度提高和農業新技術的可持續利用，後者包括人們願意接受新技術的普遍程度和新技術給生活方式及種植文化帶來的適應性，第二次綠色革命尚處於局部醞釀之中，即處在全球性規模化革命的形成之前。第二次綠色革命假設能夠形成，那么將在其問題背景、發展目的、技術進步及其傳播、政策等方面與第一次綠色革命具有以下相似之處：
（1）人口與食品供求關係的巨大矛盾。
（2）以解決食品危機為主要目的。
（3）利用新的科學技術來開發作物新品種，這些品種在其增產、地區適應性方面優於以往品種。
（4）新品種技術的影響對於開發中國家農業及食品生產至關重要。出於各種原因，這些技術尚未傳播普及到本該受益最大的地區。
（5）政策與農技培訓對於綠色革命的範圍和最終成功與否具有至關重要的影響。
不同點
第二次綠色革命與第一次綠色革命的不同點更加突出。主要表現在：
（1）時代背景與目標導向不同
第一次綠色革命發生在人類社會主流已經進入的工業經濟時代，當時開發中國家仍處於農業經濟時代；第二次綠色革命面臨的是信息經濟時代和生物經濟成長階段。在即將到來的生物經濟時代，農業的功能，除滿足人們溫飽條件、為工業增值提供原材料外，還將體現在增進人類健康、提高營養品質和生活質量、滿足人們消費多元化和崇尚生活情趣、個性化定製食品和藥物以及供人們以回歸自然與綠意享受等，即突出綠色環保、可持續發展、注重營養品質、產品人性化與個性化等“人本化”特徵。農業發展目標不僅在於食品增產，而且還在於在食品產量增長的同時，農產品質量得以提升，環境與自然資源可持續利用。也就是說，相對於第一次綠色革命的目標導向主要是增加食品產量而言，第二次綠色革命的目標導向是多元的，即在追求食品增長的同時，更加關注生活質量的提升與環境可持續發展。
（2）技術系統不同
第一次綠色革命依託的主要技術是植物常規育種和雜交育種，以及與高產品種配套的灌溉系統、化肥和殺蟲劑的廣泛使用。而第二次綠色革命依託的技術將主要是以分子生物學及基因工程為核心的現代生物技術，以及其他配套的有利於環境可持續發展的“綠色”技術。第二次綠色革命依託的技術，如研製轉基因作物種子所需的科學技術，比創造第一次綠色革命農業進步所用的科學技術要複雜得多。
（3）智慧財產權的界定和研發部門不同
以轉基因種子為例，轉基因種子主要是由私營公司，尤其是由兼營種子與化學工業的跨國公司研製，而非如第一次綠色革命那樣——新品種主要由公共部門投資研製出來。由此帶來的種子成本和智慧財產權問題非常突出，以致成為目前推廣使用生物技術產品的巨大障礙因素。
（4）政策環境和政治氣候不同
第一次綠色革命被認為是在一個特殊的政策環境中實現的，這種政策環境包括人口過剩、擔心饑荒、慈善事業、冷戰政治因素等。這一時期，農業科技進步被積極鼓勵，政策法規相對寬鬆，有助於農業革命。而第二次綠色革命已不存在來自意識形態領域的影響，且有關轉基因食品等的政策法規更加嚴格；非政府組織、公眾意識和輿論已形成重要的政治力量，各利益相關者的關係更加錯綜複雜；網際網路等信息技術的發展又使得公眾的關注度和知情狀況發生改觀，從而使轉基因等技術的推廣套用面臨更多的挑戰。
（5）負面效應不同
第一次綠色革命所產生的負面效應主要是由於過量使用化肥、除草劑等化學物質而對環境造成的破壞，以及由於農作物品種單一化而引起的農業種質資源減少及農業生態系統退化。第二次綠色革命可能造成的負面效應主要是食品安全、生物倫理以及生物多樣性等問題。由於轉基因作物種植導致化肥、除草劑等化學物質使用量的減少，被認為將有益於環境。
借鑑
若要促使第二次綠色革命在全球尤其是開發中國家廣泛展開，還有諸多障礙因素需要消除，這些因素主要包括：研發成本與開發中國家農民購買力差異，智慧財產權保護，利益相關者關係，轉基因等生物技術產品的規制環境。根據兩次綠色革命的異同點，第二次綠色革命可從第一次綠色革命中借鑑之處在於：
（1）降低農業生物技術研發成本，使開發中國家農民能夠買得起
在第一次綠色革命期間，新的高產良種和相應的化學物質同樣比農民用傳統方法培育的種子昂貴，但由於制定了成本減免計畫，建立了貸款體系，從而克服了種子成本和農民購買力之間的矛盾。而轉基因技術及其種子成本更高，為此，第二次綠色革命同樣需要制定和建立類似的成本減免計畫和貸款體系，以便開發中國家農民能夠買得起。
（2）加大公共部門投資，建立公共部門與私營企業研發的夥伴關係
在第一次綠色革命期間，由於技術研發及其產品幾乎全部來源於公共領域，因而不存在智慧財產權障礙。目前轉基因食品的投資多來自私營部門，智慧財產權保護非常重要，以致有人稱“智慧財產權問題是基因革命的核心”。如何在智慧財產權保護和技術更大規模的擴散之間建立起適宜的平衡，從而使轉基因技術呈現革命性規模化套用，是第二次綠色革命成功的一大挑戰。顯然，加大公共部門投資，建立公共部門與私營企業研發的夥伴關係，將有利於生物技術的保護和傳播。
（3）強調農業對全球問題的重要性，通過公共政策來促進利益相關者之間的合作
綠色革命的利益相關者主要是指各級政府、公共機構、私營公司和非政府組織。在對待轉基因作物態度上，各利益相關者應當從農業及食品安全對於全球穩定和安全以及公共福利出發，形成農業發展對全球問題極其重要性的共識。
在“二戰”後的30年間，有關政策制定者認為農業發展對於世界和平來說絕對必要，為此美國、亞洲及拉美的決策者從一開始就支持第一次綠色革命。而在當今世界，農業發展對於維持全球穩定和安全及發展的重要性依然存在，甚至“比以往任何時候都需要發展”。因此需要加大公共政策的支持，以促進各利益相關者合作，共同推進第二次綠色革命。
（4）開發中國家的決策者必須制定合適的規制標準，這些標準同時考慮到轉基因食品的現實利益和風險
第一次綠色革命的規制環境極為寬容，科學家可以在各國自由活動，幫助育種和種植高產品種作物，對這些作物生產的食品也不必標識。而當今不同，各國或地區對待轉基因食品的法規制度不同，存在著明顯的分歧。例如，如果沒有一些明確考慮轉基因作物對農民和消費者潛在利益的法規，那些本可以從轉基因作物受益最大的國家如非洲一些國家，可能會考慮為了獲得歐盟的財政援助而打消允許本國種植的念頭。
（5）第一次綠色革命帶來的過量使用灌溉用水和化肥、除草劑等化學物質而造成的環境負面效應，應當引以為戒。為實現節能減排、生態文明等可持續發展目標，第二次綠色革命應當強調開發套用高產、環境友好的綠色技術，倡導綠色消費方式，在實現食品增長的同時注重環境可持續發展。
質疑
面對於全球第二波新種子育成行動，反對聲浪也自第一次綠色革命的教訓中匯聚而來。歐盟國家的消費者就對扭轉天然基因食品感到不信任，甚至已研擬法令限制這類食品的進口門檻。
印度的反綠色革命先鋒人物席娃（Vandana Shiva）博士則形容，這波新的種子是經濟強權對第三世界的「新殖民主義」手段之一。曾經痛斥綠革「偷走了我們印度祖先種子」的席娃認為，三十年來諸如美國的孟山都（Monsanto）、瑞士的諾華（Novarits）和德國的艾格福（AgrEvo）等農產企業，靠著許多種子專利權賺取大量暴利，現在又言必稱基因改性種子方能解決未來糧食問題，其居心已是昭然若揭。
