农业最核心的（二氧化碳考虑地球环境由于过于易得，所以不做讨论），其实是四个要素：种子、能源、水和化肥，农业生产中主要考虑后面三者。

这三个要素中，能源提供的形式当前主要是太阳光，但其实利用率很低，利用其他能源来源生成特定光谱的定向光源，也是可行的方向，尤其是当清洁能源，甚至是聚变能源更加丰富的场景下。水和化肥是植物细胞分裂分化过程中的物质基础（同时需要氧气和二氧化碳）。更直接的说，就是两类：能源和物质。

当前农业的制约条件主要有两点：一是土地利用率低，导致大规模的deforest，填湖造地等问题，尤其是热带亚热带雨林退缩速度触目惊心；二是水资源匮乏，对于很多经济作物，如蓝莓、avocado等，适宜生长地区都较为缺水干旱，为了经济利益竭泽而渔会加速自然生态恶化。

结合上面说的要素，解决以上制约条件，实现更高级生产的一个可能性是建造大规模立体海上农场。这样从第一性角度只需要有一个稳定的物流管线，将化肥传输到每一个场站，将产品源源不断运回大陆，就可以大规模解决土地利用率低，水资源不足的问题。其实目前已经存在实现基础，就是海上风电厂（Offshore Wind Farm），海上农场可以复用基础建设资源。甚至更进一步，可以将加工、深加工环节都像升压变电站一样直接建造在海上，进一步降低农产品回运的物流成本。除了物流成本，还有一个需要解决的问题是直接利用海水混合化肥水培作物的耐受性问题，在当前大规模基因育种的前提下，这个问题看起来很难，实际在技术射程范围内。

当然在更长远的情况下，制氢的能源和物流存储成本也可以降低到可观水平时，水这个要素也就可以合并到能源中了。通过大规模制氢相当于可以源源不断的把能源和水输送到任何有空气的地方，立体农场也就不受限于地理条件了。